JP6205219B2 - Pointer meter device - Google Patents

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Description

本発明は指針式メータ装置に関し、特にステッピングモータ及び歯車機構を用いて指針を駆動する指針式メータ装置の励磁制御に関する。   The present invention relates to a pointer-type meter device, and more particularly to excitation control of a pointer-type meter device that drives a pointer using a stepping motor and a gear mechanism.
特許文献1には、ステッピングモータ及び歯車機構を用いて指針を駆動する指針式メータ装置が開示されている。特許文献1の指針式メータ装置では、ステッピングモータの駆動軸が、歯車機構を介して指針の回転軸と連結されている。したがって、ステッピングモータを駆動すると、歯車機構の各歯車が回転し、これにより指針の回転軸が回転し、指針の指し示す方向が変化する。指針の先端が指し示す位置には、文字板上の目盛りが配置される。指針の回転位置を適切に制御することにより、スピードメータやタコメータのような計器は、計測値を指針で指し示すことができる。   Patent Document 1 discloses a pointer-type meter device that drives a pointer using a stepping motor and a gear mechanism. In the pointer-type meter device of Patent Document 1, the driving shaft of the stepping motor is connected to the rotating shaft of the pointer through a gear mechanism. Therefore, when the stepping motor is driven, each gear of the gear mechanism rotates, whereby the rotation shaft of the pointer rotates, and the direction indicated by the pointer changes. A scale on the dial is arranged at the position indicated by the tip of the pointer. By appropriately controlling the rotational position of the pointer, an instrument such as a speedometer or a tachometer can indicate the measured value with the pointer.
ステッピングモータを用いて指針を駆動する場合、ステッピングモータに内蔵されている複数の励磁コイルに流す電流を順次に切り替えることにより、その駆動量をステップ状に制御する。励磁信号を制御して駆動するステップ数を把握することにより、指針の回転位置を管理することができる。   When driving a pointer using a stepping motor, the drive amount is controlled stepwise by sequentially switching currents that flow through a plurality of excitation coils built in the stepping motor. By grasping the number of steps to drive by controlling the excitation signal, the rotational position of the pointer can be managed.
しかしながら、車両の振動や入力データへの雑音の重畳等の原因により、ステッピングモータの入力信号と、実際の駆動量とが一致しない状態である脱調が一時的に生じる場合がある。脱調が繰り返し生じると、制御系は実際の駆動量を正確に把握できなくなる。このため、特許文献1の指針式メータ装置においては、駆動系又は指針の一部分(以下、当接部と称する。例えば、ピン状の部材。)が接触可能な位置にストッパを配置し、電源投入時などの初期化の際に、当該当接部がストッパに当接する位置まで指針を回転させて、この位置を基準として指針の実際の位置を把握している。   However, a step-out in which the input signal of the stepping motor does not match the actual drive amount may occur temporarily due to vehicle vibration or noise superimposed on the input data. If the step-out occurs repeatedly, the control system cannot accurately grasp the actual drive amount. For this reason, in the pointer-type meter device of Patent Document 1, a stopper is disposed at a position where a part of the drive system or the pointer (hereinafter referred to as a contact portion; for example, a pin-shaped member) can be contacted, and the power is turned on. At the time of initialization, the pointer is rotated to a position where the contact portion comes into contact with the stopper, and the actual position of the pointer is grasped with reference to this position.
また、ステッピングモータの駆動力を、歯車機構を用いて指針に伝達する場合には、歯車機構における隣接する歯車同士の噛み合う箇所にバックラッシュ(間隙)が存在するので、この影響により制御側の駆動量と指針の移動量との間にずれが生じる。即ち、駆動方向が切り替わる際にバックラッシュの影響により駆動力が制御対象に一時的に伝わらなくなり、ヒステリシス特性が現れる。このため、特許文献1に開示された装置においては、当該バックラッシュの影響を考慮して指針の位置を制御している。   In addition, when the driving force of the stepping motor is transmitted to the pointer using a gear mechanism, a backlash (gap) exists in the gear mechanism where adjacent gears mesh with each other. There is a deviation between the amount and the amount of movement of the pointer. That is, when the driving direction is switched, the driving force is temporarily not transmitted to the controlled object due to the influence of backlash, and hysteresis characteristics appear. For this reason, in the apparatus disclosed in Patent Document 1, the position of the pointer is controlled in consideration of the influence of the backlash.
特許第4176984号公報Japanese Patent No. 4176984
上記特許文献1の指針式メータ装置では、バックラッシュの影響による位置ずれを防ぐために、電源投入時などにおける励磁開始時に、原点復帰処理を実行する。原点復帰処理では、当接部がストッパに当接するストッパ位置を励磁信号における励磁開始位置として、励磁信号の位相を当該励磁開始位置から所定の逆転角度だけ戻し、当接部がストッパに当接して歯車機構が片寄せされた状態から、バックラッシュによる影響が無くなる位置まで指針を正回転させて、この位置を原点位置として指針の位置を制御する。通常は、この原点位置は、0目盛位置を指針が指し示す位置に設定される。また、逆転角度は、ヒステリシス特性の除去のために必要である励磁信号の制御周期に相当する角度以上の値が設定される。   In the pointer-type meter device of Patent Document 1, the origin return process is performed at the start of excitation at the time of power-on or the like in order to prevent displacement due to backlash. In the return-to-origin process, the stopper position where the contact portion contacts the stopper is set as the excitation start position in the excitation signal, and the phase of the excitation signal is returned from the excitation start position by a predetermined reverse rotation angle, and the contact portion contacts the stopper. From the state where the gear mechanism is shifted to the center, the pointer is rotated forward to a position where the influence of backlash is eliminated, and the position of the pointer is controlled with this position as the origin position. Normally, this origin position is set to a position where the pointer points to the zero scale position. The reverse angle is set to a value equal to or greater than the angle corresponding to the excitation signal control cycle necessary for removing the hysteresis characteristic.
この原点復帰処理を実行することにより、励磁開始時には、ストッパ位置から所定角度だけ離れた原点位置に指針が確実に位置付けられる。そして、当該原点復帰処理後は通常の指針位置の制御が実施される。この通常の指針位置の制御においては、バックラッシュ量を考慮した指針位置の制御を実施することにより、指針を目標位置に精度良く位置付けることができる。   By executing this origin return processing, the pointer is reliably positioned at the origin position that is separated from the stopper position by a predetermined angle at the start of excitation. Then, after the origin return process, normal control of the pointer position is performed. In this normal control of the pointer position, the pointer can be accurately positioned at the target position by executing the control of the pointer position in consideration of the backlash amount.
一方、指針による通常の指示制御の実施後、励磁終了時には、指針が逆方向に回転して上記原点位置に位置付けられるように、励磁信号の位相を戻した後で、ステッピングモータへの励磁を停止する。この終了処理を実行することにより、当接部がストッパに当接して歯車機構が片寄せされた状態で、指針が原点位置に位置付けられて停止する。したがって、次に励磁を開始する前には、指針は原点位置に位置付けられている。   On the other hand, after the normal instruction control with the pointer, at the end of excitation, the excitation to the stepping motor is stopped after returning the phase of the excitation signal so that the pointer rotates in the reverse direction and is positioned at the origin position. To do. By executing this termination process, the pointer is positioned at the origin position and stopped in a state where the contact portion contacts the stopper and the gear mechanism is offset. Therefore, the pointer is positioned at the origin position before the next excitation is started.
以上説明したように、特許文献1に記載の指針の制御方法では、励磁開始前には、指針は原点位置に位置付けられている。これに対して、励磁を再開する際には、励磁信号の位相を励磁開始位置(制御原点)として、指針をストッパ位置に位置付けて励磁制御が開始される。したがって、励磁開始時には、指針が原点位置からストッパ位置まで一気に動く。このような指針の挙動は、これを視認する運転者に不自然な動きとして認識される虞がある。   As described above, in the pointer control method described in Patent Document 1, the pointer is positioned at the origin position before the start of excitation. On the other hand, when resuming excitation, excitation control is started by positioning the pointer at the stopper position with the phase of the excitation signal as the excitation start position (control origin). Therefore, at the start of excitation, the pointer moves from the origin position to the stopper position all at once. Such a behavior of the pointer may be recognized as an unnatural movement by a driver who visually recognizes the behavior.
また、上記のような指針式メータ装置を組み付ける際には、回転軸の所定の位置に指針を打ち込んで圧入固定する必要がある。近年では、特殊な形状の指針キャップが採用される場合があり、打ち込み時に位置ずれが生じやすくなっている。このような指針の位置ずれについては、特許文献1に開示されているように、指針の圧入後に調整制御を実施することにより、目盛りの位置に対して位置ずれが生じないように補正することが可能である。即ち、特許文献1では、本来、バックラッシュ量に対応するバックラッシュ角度だけストッパ位置と原点位置とが離れるように打ち込まれる指針を、これに代えて、当該バックラッシュ角度よりも大きい角度分だけストッパ位置と原点位置とが離れるように打ち込み、打ち込み後に当該角度の差分を計測して、計測して得られた値を打込誤差として利用して指針の位置制御を実施している。この打込誤差を補正するための指示調整を実施する場合、当該指示調整を実施しない場合よりもストッパ位置と原点位置とが更に離れることになる。このため、励磁開始時に指針が一気に動く量が更に多くなる。   Further, when assembling the pointer type meter device as described above, it is necessary to press-fit and fix the pointer at a predetermined position of the rotating shaft. In recent years, a pointer cap with a special shape may be employed, and positional deviation is likely to occur when driven. As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561, such a positional deviation of the pointer can be corrected so as not to cause a positional deviation with respect to the position of the scale by performing adjustment control after the needle is press-fitted. Is possible. That is, in Patent Document 1, a pointer that is driven so that the stopper position and the origin position are separated from each other by a backlash angle corresponding to the backlash amount is replaced by an angle larger than the backlash angle. Positioning is performed so that the position and the origin position are separated from each other, the difference between the angles is measured after the driving, and the position of the pointer is controlled using the value obtained by the measurement as a driving error. When the instruction adjustment for correcting the driving error is performed, the stopper position and the origin position are further away from each other than when the instruction adjustment is not performed. For this reason, the amount of movement of the pointer at a stroke at the start of excitation is further increased.
1つのメータユニットの中には、例えばスピードメータやタコメータなど複数の計器が存在している場合が多い。これら複数の計器それぞれについて、上記のような打込誤差の補正を実施すると、計器間で打込誤差量が異なるために、励磁開始時における指針の挙動に違いが生じる可能性がある。このことによっても、指針の挙動が不自然な動きであると認識される可能性が高まる。また、複数の計器の中に打込誤差の補正を実施しないものがあることも考えられる。   In many cases, a single meter unit includes a plurality of instruments such as a speedometer and a tachometer. When the above-described correction of the driving error is performed for each of the plurality of instruments, the driving error amount differs between the instruments, so that there is a possibility that a difference in the behavior of the pointer at the start of excitation occurs. This also increases the possibility that the behavior of the pointer will be recognized as an unnatural movement. It is also conceivable that some of the plurality of instruments do not correct the driving error.
また、上記打込誤差の補正量が、励磁信号の半周期分に対応する量よりも大きい場合には、指針が原点位置からストッパ方向である逆方向ではなく正方向に一旦動いた後で、ストッパ方向に移動する跳ね上がりが発生する。従来は、この跳ね上がりの発生を防止するために、打込誤差の補正量を励磁信号の半周期分に対応する量よりも小さくする必要があった。   In addition, when the correction amount of the driving error is larger than the amount corresponding to the half cycle of the excitation signal, after the pointer once moves in the forward direction from the origin position instead of the reverse direction that is the stopper direction, Bounce that moves in the direction of the stopper occurs. Conventionally, in order to prevent the occurrence of this jumping, it has been necessary to make the correction amount of the driving error smaller than the amount corresponding to the half cycle of the excitation signal.
このようなことから、近年では、励磁開始時において指針に不自然な挙動が生じることを防止可能な指針式メータ装置が求められている。   For this reason, in recent years, there has been a demand for a pointer-type meter device capable of preventing unnatural behavior in the pointer at the start of excitation.
また、上述したように、特許文献1では、所定の離間量であるバックラッシュ角度よりも大きい角度分だけストッパ位置と原点位置とが離れるように指針を打ち込み、打ち込み後に当該角度の差分を計測して、計測して得られた値を打込誤差として利用して指針の位置制御を実施している。しかしながら、特許文献1の方法では、ストッパ位置が原点位置に対して離れる方向への打込誤差は許容できるけれども、原点位置に対して近付く方向への打込誤差は許容できない。したがって、指針の打込作業を実施する作業者(製造装置)は、指針を所定の位置に対して特定の方向側に打ち込まなければならない。このため、近年では、打込誤差の補正の自由度を高めることができる指針式メータ装置が求められている。   Further, as described above, in Patent Document 1, the pointer is driven so that the stopper position and the origin position are separated by an angle larger than the backlash angle which is a predetermined separation amount, and the difference between the angles is measured after the driving. Thus, the position of the pointer is controlled using the value obtained by the measurement as a driving error. However, in the method of Patent Document 1, a driving error in a direction in which the stopper position is away from the origin position can be allowed, but a driving error in a direction approaching the origin position cannot be allowed. Therefore, an operator (manufacturing apparatus) that performs the driving operation of the pointer must drive the pointer in a specific direction with respect to a predetermined position. For this reason, in recent years, there has been a demand for a pointer-type meter device that can increase the degree of freedom in correcting the driving error.
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、打込誤差の補正の自由度を高めることができる指針式メータ装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described situation, and an object thereof is to provide a pointer-type meter device that can increase the degree of freedom in correcting driving errors.
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
(1) 制御部と、
前記制御部からの励磁信号の位相に従って回転駆動されるステッピングモータと、
前記ステッピングモータの回転に従って正逆両方向に回転する指針と、
前記ステッピングモータの回転駆動力を前記指針に伝達する歯車機構と、
を備える指針式メータ装置であって、
前記指針又は前記歯車機構は、前記指針が所定の回転位置に位置している場合にストッパに当接する当接部を有し、
前記制御部は、
前記ステッピングモータの励磁開始時には、まず、前記励磁信号の位相を所定の励磁開始位置とし、その後、前記当接部が前記ストッパに接近する方向である逆方向に前記指針が回転するように、前記励磁信号の位相を所定の逆転角度だけ戻し、これにより前記当接部が前記ストッパに当接するストッパ位置に前記指針を位置付け、続いて、前記歯車機構のバックラッシュ量に対応するバックラッシュ角度に基づき設定された原点復帰角度だけ前記励磁信号の位相を進め、これにより前記ストッパ位置から所定角度だけ離れた原点位置まで前記指針を正方向に回転させて該原点位置に位置付ける原点復帰処理を実行し、
一方、前記ステッピングモータの励磁終了時には、前記指針が逆方向に回転して前記原点位置に位置付けられるように、前記励磁信号の位相を戻す終了処理を実行し、
ここで、前記原点復帰角度は、前記バックラッシュ角度と、所定の正のプリオフセット角度と、前記ストッパに対する前記指針の打込誤差に基づき設定される正又は負の打込誤差補正角度と、を加算した角度である。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
(1) a control unit;
A stepping motor that is rotationally driven according to the phase of the excitation signal from the control unit;
A pointer that rotates in both forward and reverse directions according to the rotation of the stepping motor;
A gear mechanism that transmits the rotational driving force of the stepping motor to the pointer;
A pointer-type meter device comprising:
The pointer or the gear mechanism has a contact portion that contacts a stopper when the pointer is located at a predetermined rotational position;
The controller is
At the start of excitation of the stepping motor, first, the phase of the excitation signal is set to a predetermined excitation start position, and then the pointer is rotated in a reverse direction in which the contact portion approaches the stopper. Based on the backlash angle corresponding to the backlash amount of the gear mechanism, the phase of the excitation signal is returned by a predetermined reverse rotation angle, thereby positioning the pointer at the stopper position where the contact portion contacts the stopper. Advancing the phase of the excitation signal by the set origin return angle, thereby rotating the pointer in the positive direction to the origin position separated from the stopper position by a predetermined angle, and executing origin return processing for positioning at the origin position,
On the other hand, at the end of excitation of the stepping motor, an end process is performed to return the phase of the excitation signal so that the pointer rotates in the reverse direction and is positioned at the origin position,
Here, the origin return angle includes the backlash angle, a predetermined positive pre-offset angle, and a positive or negative driving error correction angle set based on a driving error of the pointer with respect to the stopper. The added angle.
上記(1)の指針式メータ装置によれば、原点復帰角度に所定の正のプリオフセット角度が加算されているので、ストッパに対する指針の正方向側及び逆方向側への打込誤差を許容できる。このため、指針の打込作業時に、作業者は指針を所定の位置に対して正逆両方向側に打ち込むことができるので、打込誤差の補正の自由度を高めることができる。   According to the pointer type meter device of the above (1), since a predetermined positive pre-offset angle is added to the origin return angle, an error in driving the pointer in the forward direction and the reverse direction with respect to the stopper can be allowed. . For this reason, at the time of driving the pointer, the operator can drive the pointer in both forward and reverse directions with respect to a predetermined position, so that the degree of freedom in correcting the driving error can be increased.
(2) 上記(1)の指針式メータ装置であって、
第1計器及び第2計器を備え、
前記指針が、前記第1計器及び前記第2計器それぞれに第1指針及び第2指針として設けられ、
前記プリオフセット角度が、前記第1指針と前記第2指針とで異なる。
(2) The pointer-type meter device according to (1) above,
A first instrument and a second instrument,
The pointer is provided as a first pointer and a second pointer on the first instrument and the second instrument, respectively.
The pre-offset angle is different between the first pointer and the second pointer.
上記(2)の指針式メータ装置によれば、第1指針及び第2指針について、指針の挙動を個別に設定することができる。したがって、指針のデザインや構造に大きな違いがあるような第1計器と第2計器とを組み合わせる場合であっても、指針の挙動を調整することが可能である。例えば、指針の長さやデザインに応じてグループ毎に異なるプリオフセット角度を設定してもよい。例えば、スピードメータやタコメータ等の指針が長いもののプリオフセット角度を、燃料計や水温計等の指針が短いもののプリオフセット角度よりも小さくすることが想定される。   According to the pointer type meter device of the above (2), the behavior of the pointer can be individually set for the first pointer and the second pointer. Therefore, the behavior of the pointer can be adjusted even when the first instrument and the second instrument that have a large difference in the design and structure of the pointer are combined. For example, a different pre-offset angle may be set for each group according to the length and design of the pointer. For example, it is assumed that the pre-offset angle of a long indicator such as a speedometer or tachometer is made smaller than the pre-offset angle of a short indicator such as a fuel gauge or a water temperature gauge.
本発明の指針式メータ装置によれば、打込誤差の補正の自由度を高めることができる指針式メータ装置を提供できる。   According to the pointer-type meter device of the present invention, it is possible to provide a pointer-type meter device that can increase the degree of freedom in correcting the driving error.
以上、本発明について簡潔に説明した。さらに、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。   The present invention has been briefly described above. Furthermore, the details of the present invention will be further clarified by reading through a mode for carrying out the invention described below (hereinafter referred to as “embodiment”) with reference to the accompanying drawings. .
図1は、第1実施形態に係る指針式メータ装置の外観の具体例を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing a specific example of the appearance of the pointer-type meter device according to the first embodiment. 図2は、図1の指針式メータ装置の電気回路の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an electric circuit of the pointer-type meter device of FIG. 図3は、図1の指針式メータ装置の駆動機構の具体的な構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration example of the drive mechanism of the pointer-type meter device of FIG. 図4は、ステッピングモータを含む駆動機構の構成例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a drive mechanism including a stepping motor. 図5は、ステッピングモータを駆動するための励磁信号の具体例を示すタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart showing a specific example of the excitation signal for driving the stepping motor. 図6は、従来の励磁制御の場合における原点復帰処理の例を示す図であり、図6(A)は、励磁信号及び指針の回転角度の時間変化を示す図、図6(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図6(C)は、励磁信号の位相を示すベクトル図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the origin return process in the case of conventional excitation control, FIG. 6A is a diagram showing the time change of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, and FIG. FIG. 6C is a vector diagram showing the phase of the excitation signal. FIG. 6C shows the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer. 図7は、従来の励磁制御により打込誤差の補正を実施する場合の原点復帰処理の例を示す図であり、図7(A)は励磁信号及び指針の回転角度の時間変化の例を示す図、図7(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図7(C)は、回転子の位置を示すベクトル図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the origin return process when the driving error is corrected by the conventional excitation control, and FIG. 7A shows an example of the time change of the excitation signal and the rotation angle of the pointer. FIG. 7B is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, and FIG. 7C is a vector diagram showing the position of the rotor. 図8は、励磁開始時における指針間の挙動の違いを説明するための説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a difference in behavior between the hands at the start of excitation. 図9は、励磁開始時において跳ね上がりが発生した場合の指針の挙動を説明するための図であり、図9(A)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図9(B)は、回転子の位置を示すベクトル図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the behavior of the pointer when a jump occurs at the start of excitation. FIG. 9A is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer. 9 (B) is a vector diagram showing the position of the rotor. 図10は、第1の実施形態係る指針式メータ装置の励磁制御の場合における原点復帰処理の例を示す図であり、図10(A)は、励磁信号及び指針の回転角度の時間変化を示す図、図10(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図10(C)は、励磁信号の位相を示すベクトル図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of the origin return process in the case of excitation control of the pointer-type meter device according to the first embodiment, and FIG. 10 (A) shows the time change of the excitation signal and the rotation angle of the pointer. FIG. 10B is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, and FIG. 10C is a vector diagram showing the phase of the excitation signal. 図11は、第1の実施形態係る指針式メータ装置の励磁制御により打込誤差の補正を実施する場合における、原点復帰処理の例を示す図であり、図11(A)は、励磁信号及び指針の回転角度の時間変化を示す図、図11(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図11(C)は、励磁信号の位相を示すベクトル図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the origin return process when the driving error is corrected by the excitation control of the pointer-type meter device according to the first embodiment. FIG. FIG. 11 (B) is a diagram showing the relationship between the excitation signal phase and the pointer rotation angle, and FIG. 11 (C) is a vector diagram showing the excitation signal phase. is there. 図12は、第1実施形態に係る指針式メータ装置による原点復帰処理における処理フローを示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing a processing flow in the origin return processing by the pointer-type meter device according to the first embodiment. 図13は、第2実施形態に係る指針式メータ装置の場合における原点復帰処理の例を示す図であり、図13(A)は、励磁信号及び指針の回転角度の時間変化を示す図、図13(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図13(C)は、励磁信号の位相を示すベクトル図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of origin return processing in the case of the pointer-type meter device according to the second embodiment, and FIG. 13A is a diagram showing temporal changes in the excitation signal and the rotation angle of the pointer. 13 (B) is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, and FIG. 13 (C) is a vector diagram showing the phase of the excitation signal. 図14は、第2実施形態に係る指針式メータ装置の励磁制御により正方向に打込誤差の補正を実施する場合における、原点復帰処理の例を示す図であり、図14(A)は、励磁信号及び指針の回転角度の時間変化を示す図、図14(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図14(C)は、励磁信号の位相を示すベクトル図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the origin return process when the driving error correction is performed in the positive direction by the excitation control of the pointer-type meter device according to the second embodiment, and FIG. FIG. 14B is a diagram showing the temporal change in the excitation signal and the rotation angle of the pointer, FIG. 14B is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, and FIG. 14C shows the phase of the excitation signal. It is a vector diagram. 図15は、第2実施形態に係る指針式メータ装置の励磁制御により逆方向に打込誤差の補正を実施する場合における、原点復帰処理の例を示す図であり、図15(A)は、励磁信号及び指針の回転角度の時間変化を示す図、図15(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図15(C)は、励磁信号の位相を示すベクトル図である。FIG. 15 is a diagram showing an example of the origin return process when the driving error is corrected in the reverse direction by the excitation control of the pointer-type meter device according to the second embodiment, and FIG. FIG. 15B is a diagram showing the change over time of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, FIG. 15B is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, and FIG. 15C shows the phase of the excitation signal. It is a vector diagram.
本発明に係る指針式メータ装置の具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。   Specific embodiments of the pointer-type meter device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
<装置の概要の説明>
<指針式メータ装置の外観>
指針式メータ装置10の外観の具体例を図1に示す。
(First embodiment)
<Description of the outline of the device>
<Appearance of pointer-type meter device>
A specific example of the appearance of the pointer-type meter device 10 is shown in FIG.
図1に示した指針式メータ装置10は、車両に搭載されるメータユニットとして利用される。指針式メータ装置10は、車両における主要な計器であるスピードメータ11、タコメータ12、燃料計13、及び水温計14を備え、更に各種警報を表示するための警報表示部15を備えている。   The pointer-type meter device 10 shown in FIG. 1 is used as a meter unit mounted on a vehicle. The pointer-type meter device 10 includes a speedometer 11, a tachometer 12, a fuel meter 13, and a water temperature meter 14 which are main instruments in a vehicle, and further includes an alarm display unit 15 for displaying various alarms.
スピードメータ11は、円形に形成された文字板の中央部を中心として正逆両方向に回転可能な指針11aと、文字板の周縁に沿って形成された目盛り11bと、を有している。スピードメータ11は、指針11aが目盛り11b上の所定の位置を指し示すように指針11aの回転位置が制御されることにより、車両の現在の速度を指示する。タコメータ12、燃料計13、及び水温計14のそれぞれも、スピードメータ11と同様に、車両の各種状態量を呈示するための目盛りと回転可能な指針とを有している。   The speedometer 11 has a pointer 11a that can be rotated in both forward and reverse directions around a central portion of a circular dial and a scale 11b formed along the periphery of the dial. The speedometer 11 indicates the current speed of the vehicle by controlling the rotational position of the pointer 11a so that the pointer 11a points to a predetermined position on the scale 11b. Each of the tachometer 12, the fuel gauge 13, and the water temperature gauge 14 has a scale for presenting various state quantities of the vehicle and a rotatable pointer, like the speedometer 11.
警報表示部15は、車両に生じた異常などに応じて、警告用のランプを点灯したり、運転者に伝えるべき様々な情報を表示するために利用される。   The alarm display unit 15 is used to turn on a warning lamp or display various information to be transmitted to the driver according to an abnormality occurring in the vehicle.
<電気回路の構成例>
指針式メータ装置10の電気回路の構成例を図2に示す。
図2に示すように、指針式メータ装置10は、制御部101、不揮発性メモリ102、電源回路103、インタフェース回路104、表示部107、及び4つのステッピングモータ111〜114を備えている。
<Configuration example of electric circuit>
A configuration example of an electric circuit of the pointer type meter device 10 is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the pointer meter device 10 includes a control unit 101, a nonvolatile memory 102, a power supply circuit 103, an interface circuit 104, a display unit 107, and four stepping motors 111 to 114.
制御部101は、例えばCPU(Central Processing Unit)により構成されており、予め組み込まれているプログラムを実行することによって、指針式メータ装置10の全体の制御を行う。   The control unit 101 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit), and controls the entire pointer meter device 10 by executing a program incorporated in advance.
不揮発性メモリ102は、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)により構成されており、制御部101が実行するプログラムや、様々な制御において使用される各種定数を保持している。不揮発性メモリ102上の一部のデータは、制御部101のアクセスにより必要に応じて逐次更新される。   The nonvolatile memory 102 is configured by, for example, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), and holds programs executed by the control unit 101 and various constants used in various controls. Some data on the non-volatile memory 102 is sequentially updated as necessary by the access of the control unit 101.
電源回路103は、車載バッテリー106から供給される電源電力を利用して、指針式メータ装置10が必要とする安定化された電源電圧を生成する。   The power supply circuit 103 generates the stabilized power supply voltage required by the pointer-type meter device 10 using the power supply power supplied from the in-vehicle battery 106.
インタフェース回路104は、車両側から出力される各種信号を入力し、制御部101が処理可能な信号に変換する。例えばイグニッションスイッチ105からの信号が、インタフェース回路104を介して制御部101に入力される。表示部107は、液晶表示パネルで構成される表示画面や、表示ランプなどを備えており、様々な情報を表示することができる。   The interface circuit 104 inputs various signals output from the vehicle side and converts them into signals that can be processed by the control unit 101. For example, a signal from the ignition switch 105 is input to the control unit 101 via the interface circuit 104. The display unit 107 includes a display screen including a liquid crystal display panel, a display lamp, and the like, and can display various information.
4つのステッピングモータ111、112、113、及び114は、それぞれ図1に示したスピードメータ11、タコメータ12、燃料計13、及び水温計14の各指針を駆動するために使用される。これらのステッピングモータ111〜114は、制御部101の出力に接続されており、制御部101からの制御信号に従って回転駆動される。尚、図2には示してないが、実際には励磁コイルの通電状態を制御する所定のドライバ回路を介して、制御部101とステッピングモータ111〜114とが接続されている。   The four stepping motors 111, 112, 113, and 114 are used to drive the hands of the speedometer 11, the tachometer 12, the fuel gauge 13, and the water temperature gauge 14 shown in FIG. These stepping motors 111 to 114 are connected to the output of the control unit 101 and are driven to rotate in accordance with a control signal from the control unit 101. Although not shown in FIG. 2, the control unit 101 and the stepping motors 111 to 114 are actually connected via a predetermined driver circuit that controls the energization state of the exciting coil.
<駆動機構の構成例>
指針式メータ装置10の駆動機構の具体的な構成例を図3に示す。ステッピングモータ111の出力軸とスピードメータ11の指針11aとの間は、図3に示すような構成の歯車機構20を介して機械的に連結されている。図3に示すように、歯車機構20は、ローターギア21、中間ギア22、23、及び出力ギア24を有している。
<Configuration example of drive mechanism>
A specific configuration example of the drive mechanism of the pointer meter device 10 is shown in FIG. The output shaft of the stepping motor 111 and the pointer 11a of the speedometer 11 are mechanically connected via a gear mechanism 20 having a configuration as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the gear mechanism 20 includes a rotor gear 21, intermediate gears 22 and 23, and an output gear 24.
ステッピングモータ111の出力軸には、ローターギア21が同軸上に連結されている。そして、互いに隣接する位置に配置されているローターギア21及び中間ギア22の外周に形成されている歯が互いに噛み合っている。   The rotor gear 21 is coaxially connected to the output shaft of the stepping motor 111. The teeth formed on the outer circumferences of the rotor gear 21 and the intermediate gear 22 arranged at positions adjacent to each other mesh with each other.
また、中間ギア22の回転軸と同軸に中間ギア23が連結されている。さらに、中間ギア23と、出力ギア24とが互いに隣接する位置に配置してあり、中間ギア23及び出力ギア24の外周に形成されている歯が互いに噛み合っている。   An intermediate gear 23 is connected coaxially with the rotation shaft of the intermediate gear 22. Further, the intermediate gear 23 and the output gear 24 are arranged at positions adjacent to each other, and teeth formed on the outer circumferences of the intermediate gear 23 and the output gear 24 mesh with each other.
出力ギア24の中心に連結されている回転軸25には、指針11aの基部が圧入され固定されている。したがって、出力ギア24が回転すると、それに伴って、指針11aが回転する。   A base portion of the pointer 11 a is press-fitted and fixed to the rotary shaft 25 connected to the center of the output gear 24. Accordingly, when the output gear 24 rotates, the pointer 11a rotates accordingly.
つまり、ステッピングモータ111を駆動すると、ローターギア21が回転し、ローターギア21の駆動力が中間ギア22、中間ギア23、及び出力ギア24に順次に伝達され、これにより指針11aを駆動することができる。   That is, when the stepping motor 111 is driven, the rotor gear 21 rotates, and the driving force of the rotor gear 21 is sequentially transmitted to the intermediate gear 22, the intermediate gear 23, and the output gear 24, thereby driving the pointer 11a. it can.
尚、歯車機構20においては、ローターギア21と中間ギア22との噛み合い部分、及び中間ギア23と出力ギア24との噛み合い部分には、歯車の滑らかな回転のために必要なバックラッシュ(間隙)が存在している。   In the gear mechanism 20, a backlash (gap) necessary for smooth rotation of the gears is provided at the meshing portion of the rotor gear 21 and the intermediate gear 22 and the meshing portion of the intermediate gear 23 and the output gear 24. Is present.
図3に示すように、出力ギア24上にはストッパピン24a(当接部)が固定されている。したがって、出力ギア24が回転すると、それに伴ってストッパピン24aの位置も変化する。また、指針式メータ装置10のケース側には、ストッパ26が所定の位置に固定されている。ストッパ26が配置されている位置は、ストッパピン24aの移動経路上にあるので、出力ギア24が回転を続けると、所定の回転位置でストッパピン24aがストッパ26に当接し、この状態で出力ギア24の回転が停止する。したがって、ストッパピン24aがストッパ26に当接した状態の位置を基準として、指針11a等の可動部の位置を管理することができる。尚、本実施形態では、当接部であるストッパピン24aが出力ギア24上に固定されているとして説明したが、即ち、歯車機構20が当接部を有するとして説明したが、キャップ裏面にストッパピンが成形されている場合には指針11aが当接部を有すると看做すことができるし、或いは指針11aから当接部が延設されていても構わない。   As shown in FIG. 3, a stopper pin 24 a (contact portion) is fixed on the output gear 24. Therefore, when the output gear 24 rotates, the position of the stopper pin 24a changes accordingly. A stopper 26 is fixed at a predetermined position on the case side of the pointer meter device 10. Since the position where the stopper 26 is disposed is on the movement path of the stopper pin 24a, if the output gear 24 continues to rotate, the stopper pin 24a contacts the stopper 26 at a predetermined rotational position, and in this state the output gear The rotation of 24 stops. Therefore, the position of the movable part such as the pointer 11a can be managed based on the position where the stopper pin 24a is in contact with the stopper 26. In the present embodiment, the stopper pin 24a, which is a contact portion, is described as being fixed on the output gear 24. That is, the gear mechanism 20 is described as having a contact portion. When the pin is formed, it can be considered that the pointer 11a has a contact portion, or the contact portion may be extended from the pointer 11a.
<ステッピングモータの構成例>
ステッピングモータ111を含む駆動機構の構成例を図4に示す。
図4に示すように、ステッピングモータ111は、互いに独立した2相の励磁コイル51a及び51bと、回転子52とを備えている。回転子52については、図4のように円周方向において永久磁石のN極とS極とが交互に配置されている。
<Configuration example of stepping motor>
A configuration example of a drive mechanism including the stepping motor 111 is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the stepping motor 111 includes two-phase excitation coils 51 a and 51 b that are independent from each other, and a rotor 52. As for the rotor 52, the N poles and S poles of the permanent magnets are alternately arranged in the circumferential direction as shown in FIG.
したがって、2相の励磁コイル51a及び51bに流す電流によって発生する磁界と、回転子52の各極の永久磁石との間で生じる磁気吸引力又は磁気反発力により、回転子52を回転駆動することができる。   Therefore, the rotor 52 is rotationally driven by a magnetic attractive force or a magnetic repulsive force generated between a magnetic field generated by a current flowing through the two-phase exciting coils 51a and 51b and a permanent magnet of each pole of the rotor 52. Can do.
<励磁信号の具体例>
ステッピングモータを駆動するための励磁信号の具体例を図5に示す。
図5に示すような互いに90度(π/2[rad])の位相差を有する2相の励磁信号SIN及びCOSを用いることにより、ステッピングモータ111の回転量及び回転方向を制御することができる。即ち、励磁コイル51aに対して正弦波形の励磁信号SINを与え、同時に励磁コイル51bに対して余弦波形の励磁信号COSを与えることにより、ステッピングモータ111を駆動する。また、励磁信号SIN又はCOSの位相の進み/遅れを切り替えることにより、回転子52の回転方向を切り替える。
<Specific examples of excitation signals>
A specific example of the excitation signal for driving the stepping motor is shown in FIG.
By using two-phase excitation signals SIN and COS having a phase difference of 90 degrees (π / 2 [rad]) as shown in FIG. 5, the rotation amount and the rotation direction of the stepping motor 111 can be controlled. . That is, the stepping motor 111 is driven by giving a sinusoidal excitation signal SIN to the excitation coil 51a and simultaneously giving a cosine waveform excitation signal COS to the excitation coil 51b. Further, the rotation direction of the rotor 52 is switched by switching the advance / delay of the phase of the excitation signal SIN or COS.
励磁信号の制御周期T0は、励磁信号SIN及びCOSの波形の1周期と同じ長さである。図5のように制御周期T0を繰り返すように励磁信号SIN及びCOSを出力することにより、連続的に又は間欠的にステッピングモータ111を駆動することができる。また、制御周期T0以内の精密な回転位置についても、励磁信号SIN及びCOSの2π[rad]以内の位相制御を行うことにより制御できる。   The excitation signal control cycle T0 has the same length as one cycle of the waveforms of the excitation signals SIN and COS. By outputting the excitation signals SIN and COS so as to repeat the control period T0 as shown in FIG. 5, the stepping motor 111 can be driven continuously or intermittently. Further, a precise rotational position within the control cycle T0 can also be controlled by performing phase control within 2π [rad] of the excitation signals SIN and COS.
<従来の励磁制御において、励磁開始時に発生する指針の挙動の説明>
図6を参照して、従来の励磁制御を用いた場合における、励磁開始時における指針の挙動を説明する。図6は、従来の励磁制御の場合における原点復帰処理の例を示す図であり、図6(A)は、励磁信号及び指針の回転角度の時間変化を示す図、図6(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図6(C)は、励磁信号の位相を示すベクトル図である。図6においては、指針の挙動が実線で示されており、励磁信号の位相が破線で示されている。この点は、後述する図7、図9〜図14においても同様である。また、以下では、スピードメータ11の指針11aを制御対象として説明するが、同様の制御は他の計器であるタコメータ12、燃料計13、及び水温計14の各指針にも実施される。
<Description of the behavior of the pointer that occurs at the start of excitation in conventional excitation control>
With reference to FIG. 6, the behavior of the pointer at the start of excitation when the conventional excitation control is used will be described. FIG. 6 is a diagram showing an example of the origin return process in the case of conventional excitation control, FIG. 6A is a diagram showing the time change of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, and FIG. FIG. 6C is a vector diagram showing the phase of the excitation signal. FIG. 6C shows the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer. In FIG. 6, the behavior of the pointer is indicated by a solid line, and the phase of the excitation signal is indicated by a broken line. This also applies to FIGS. 7 and 9 to 14 described later. In the following description, the pointer 11a of the speedometer 11 will be described as a control target, but the same control is also performed for the pointers of the tachometer 12, the fuel gauge 13, and the water temperature gauge 14, which are other instruments.
まず、図6が示す内容について説明する。
図6に示すように、この例では、励磁信号の制御周期T0に相当する電気角の360度(2π[rad])が、機械角の2度の変化に対応している。つまり、励磁信号SIN及びCOSを制御して励磁信号の位相が1周期分だけ変化すると、機械角に相当する指針11aの回転角度が2度変化する。
First, the contents shown in FIG. 6 will be described.
As shown in FIG. 6, in this example, 360 degrees (2π [rad]) of the electrical angle corresponding to the control period T0 of the excitation signal corresponds to a change of 2 degrees of the mechanical angle. That is, when the excitation signals SIN and COS are controlled to change the phase of the excitation signal by one cycle, the rotation angle of the pointer 11a corresponding to the mechanical angle changes by 2 degrees.
図6(C)のベクトル図における位置P1、P2、P3、及びP4は、それぞれ次に示すような点である。
P1:励磁信号COSがプラスの最大値になり、SINが0になる位置。
P2:励磁信号SINがプラスの最大値になり、COSが0になる位置。
P3:励磁信号COSがマイナスの最大値になり、SINが0になる位置。
P4:励磁信号SINがマイナスの最大値になり、COSが0になる位置。
励磁信号SIN及びCOSを用いてステッピングモータ111の駆動を制御することにより、各位置P1、P2、P3、及びP4に回転子52を位置決めすることができる。また、励磁信号の位相を切り替えることにより、回転方向のCW(時計回り、正方向)/CCW(反時計回り、逆方向)を切り替えることができる。
Positions P1, P2, P3, and P4 in the vector diagram of FIG. 6C are the following points, respectively.
P1: A position where the excitation signal COS becomes a positive maximum value and SIN becomes 0.
P2: A position where the excitation signal SIN becomes a positive maximum value and COS becomes 0.
P3: A position where the excitation signal COS becomes a negative maximum value and SIN becomes 0.
P4: A position where the excitation signal SIN becomes a negative maximum value and COS becomes 0.
By controlling the driving of the stepping motor 111 using the excitation signals SIN and COS, the rotor 52 can be positioned at each of the positions P1, P2, P3, and P4. Further, by switching the phase of the excitation signal, it is possible to switch between CW (clockwise, forward direction) / CCW (counterclockwise, reverse direction) in the rotation direction.
制御部101が出力する励磁信号の位相と、指針11aの回転角度(指示角度)との関係は、図6(B)に「理論値」として示す直線のように線形であれば理想的である。しかしながら、実際には歯車機構20のバックラッシュの影響があるので指示誤差が生じ、実際の指針の動きと「理論値」との間には違いが生じる。このため、図6(B)のI〜Vの順番で制御した場合には次のような動作になる。
Iの区間:励磁信号の位相を0から増加させても、バックラッシュの影響がある間は指示角度が0のまま変化しない。
IIの区間:励磁信号の位相角度の増加に比例して指示角度が増える。
IIIの区間:励磁信号の位相角度を減少させても、バックラッシュの影響がある間は指示角度に変化が現れない。
IVの区間:励磁信号の位相角度の減少に比例して指示角度が減少する。
Vの区間:励磁信号の位相角度を0から増加させても、バックラッシュの影響がある間は指示角度が変化しない。
したがって、「理論値」と実際の指針11aの指示角度との間には、バックラッシュ量に相当する指示誤差βが発生する。また、指針が目盛りの「0」の位置を指示する位置である原点位置と、ストッパピン24aがストッパ26に当接する位置であるストッパ位置との間には、指示誤差αが発生する。このため、従来の制御では、図6に示すように、原点位置とストッパ位置との間隔が、バックラッシュにより発生する指示誤差αと等しく設定され、励磁開始時に原点復帰処理が実施されている。
It is ideal if the relationship between the phase of the excitation signal output from the control unit 101 and the rotation angle (indicated angle) of the pointer 11a is linear as shown by the “theoretical value” in FIG. . However, since there is actually a backlash effect of the gear mechanism 20, an instruction error occurs, and there is a difference between the actual movement of the pointer and the “theoretical value”. For this reason, when it controls by the order of IV of FIG. 6 (B), it becomes the following operation | movement.
Section I: Even if the phase of the excitation signal is increased from 0, the indicated angle remains 0 while the backlash is affected.
Section II: The indicated angle increases in proportion to the increase in the phase angle of the excitation signal.
Section III: Even if the phase angle of the excitation signal is decreased, the indicated angle does not change while the backlash is affected.
Section IV: The indicated angle decreases in proportion to the decrease in the phase angle of the excitation signal.
Section V: Even if the phase angle of the excitation signal is increased from 0, the indicated angle does not change while backlash is affected.
Therefore, an instruction error β corresponding to the amount of backlash occurs between the “theoretical value” and the instruction angle of the actual pointer 11a. In addition, an instruction error α occurs between the origin position where the pointer indicates the position of the scale “0” and the stopper position where the stopper pin 24 a contacts the stopper 26. Therefore, in the conventional control, as shown in FIG. 6, the interval between the origin position and the stopper position is set equal to the instruction error α caused by backlash, and the origin return process is performed at the start of excitation.
続いて、励磁開始時における具体的な制御内容を説明する。
脱調による位置ずれをリセットするために、励磁開始時に、原点復帰処理を実行する。この原点復帰処理では、図6に符号Aで示す位置を励磁信号における励磁開始位置として、図6(A)に示すように励磁信号の位相を当該励磁開始位置から所定の逆転角度だけ戻し、ストッパピン24aがストッパ26に当接するストッパ位置まで指針11aを回転させる。このとき、歯車機構20は片寄せされた状態となる。この片寄せされた状態から、バックラッシュによる影響が無くなる位置まで指針11aを正回転(時計回り方向への回転)させ、この位置を原点位置(0目盛位置)として指針11aの位置を制御する。この原点復帰処理後には、励磁信号の位相は、図6に符号Bで示す位置になる。即ち、この符号Bから励磁開始位置Aまでの角度が、励磁開始位置から原点復帰処理後までの角度である原点復帰角度であり、図6の例では歯車機構20のバックラッシュ量に対応するバックラッシュ角度と等しい。また、上記逆転角度は、ヒステリシス特性の除去のために必要である励磁信号の制御周期T0に相当する角度以上の値が設定される。この例では、逆転角度を、制御周期T0に相当する360度(2π[rad])である基本逆転角度として説明する。
Next, specific control contents at the start of excitation will be described.
In order to reset the position shift due to the step-out, the origin return process is executed at the start of excitation. In this origin return processing, the position indicated by the symbol A in FIG. 6 is set as the excitation start position in the excitation signal, and the phase of the excitation signal is returned from the excitation start position by a predetermined reverse rotation angle as shown in FIG. The pointer 11 a is rotated to the stopper position where the pin 24 a comes into contact with the stopper 26. At this time, the gear mechanism 20 is in a state of being offset. The pointer 11a is rotated forward (rotated clockwise) from the position where the influence of backlash is eliminated to the position where the influence of backlash is eliminated, and the position of the pointer 11a is controlled with this position as the origin position (0 scale position). After this origin return processing, the phase of the excitation signal is at the position indicated by symbol B in FIG. That is, the angle from this symbol B to the excitation start position A is the origin return angle that is the angle from the excitation start position to the origin return process, and in the example of FIG. 6, the back corresponding to the backlash amount of the gear mechanism 20 Equal to rush angle. The reverse angle is set to a value equal to or greater than the angle corresponding to the excitation signal control period T0 required for removing the hysteresis characteristic. In this example, the reverse rotation angle is described as a basic reverse rotation angle of 360 degrees (2π [rad]) corresponding to the control cycle T0.
一方、通常の指針制御の実施後、励磁終了時には、指針11aが逆方向に回転して上記原点位置(0目盛位置)に位置付けられるように(図6(B)のIVに示すように)、励磁信号の位相を戻した後で、ステッピングモータ111への励磁を停止する。このとき、励磁信号の位相は、図6中に符号B2で示す位置になる。この終了処理を実行することにより、ストッパピン24aがストッパ26に当接して歯車機構20が片寄せされた状態で、指針11aが原点位置に位置付けられて停止する。したがって、次に励磁を開始する前には、指針11aは原点位置に位置付けられている。   On the other hand, after the normal pointer control is performed, at the end of excitation, the pointer 11a rotates in the reverse direction and is positioned at the origin position (0 scale position) (as indicated by IV in FIG. 6B). After returning the phase of the excitation signal, the excitation to the stepping motor 111 is stopped. At this time, the phase of the excitation signal is at the position indicated by the symbol B2 in FIG. By executing this termination process, the pointer 11a is positioned at the origin position and stopped in a state where the stopper pin 24a abuts against the stopper 26 and the gear mechanism 20 is displaced. Therefore, the pointer 11a is positioned at the origin position before starting the next excitation.
このため、励磁を再開して、上記原点復帰処理を実行すると、励磁信号の位相が励磁開始位置Aとされ、指針11aがストッパ位置に位置付けられるので、図6(A)に示すように、指針11aが原点位置からストッパ位置まで一気に動く。このような指針11aの挙動は、これを視認する運転者に不自然な動きとして認識される虞がある。尚、図6(A)において、励磁信号を逆転角度だけ戻す間に指針11aがストッパ位置にて振動しているのは、ヒステリシスの除去処理中に指針11aに生じるリバウンド挙動(例えば特許第4176984参照。)のためである。   For this reason, when the excitation is resumed and the origin return processing is executed, the phase of the excitation signal is set to the excitation start position A, and the pointer 11a is positioned at the stopper position. Therefore, as shown in FIG. 11a moves at a stroke from the origin position to the stopper position. Such behavior of the pointer 11a may be recognized as an unnatural movement by a driver who visually recognizes the behavior. In FIG. 6A, the pointer 11a oscillates at the stopper position while returning the excitation signal by the reverse rotation angle. The rebound behavior that occurs in the pointer 11a during the hysteresis removal process (see, for example, Japanese Patent No. 4176984). For).
続いて、図7を参照して、従来の励磁制御により打込誤差の補正を実施する場合における、励磁開始時における指針の挙動を説明する。図7は、従来の励磁制御により打込誤差の補正を実施する場合の原点復帰処理の例を示す図であり、図7(A)は励磁信号及び指針の回転角度の時間変化の例を示す図、図7(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図7(C)は、回転子の位置を示すベクトル図である。   Next, with reference to FIG. 7, the behavior of the pointer at the start of excitation when the driving error is corrected by the conventional excitation control will be described. FIG. 7 is a diagram showing an example of the origin return process when the driving error is corrected by the conventional excitation control, and FIG. 7A shows an example of the time change of the excitation signal and the rotation angle of the pointer. FIG. 7B is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, and FIG. 7C is a vector diagram showing the position of the rotor.
図7に示す例では、指針11aが機械角で0.3度だけ目標位置からずれて打ち込まれた場合を想定している。即ち、指針11aの打込誤差が0.3度である場合を想定している。この場合には、図7に示すように、励磁開始位置Aから符号Cで示される原点復帰処理後の位置までの角度である原点復帰角度は、上記バックラッシュ角度に、打込誤差0.3度に基づき設定される打込誤差補正角度Xを加算した角度とする。励磁開始位置Aから励磁信号の位相を戻す逆転角度は、図6の例と同様に基本逆転角度とする。これにより、図7に示すように、原点復帰処理を実行して指針11aを原点位置に位置付けることができる。   In the example shown in FIG. 7, it is assumed that the pointer 11a is driven with a mechanical angle shifted by 0.3 degrees from the target position. That is, it is assumed that the driving error of the pointer 11a is 0.3 degrees. In this case, as shown in FIG. 7, the origin return angle, which is the angle from the excitation start position A to the position after the origin return process indicated by the symbol C, is equal to the backlash angle and a driving error of 0.3. An angle obtained by adding a driving error correction angle X set based on the degree. The reverse rotation angle for returning the phase of the excitation signal from the excitation start position A is the basic reverse rotation angle as in the example of FIG. As a result, as shown in FIG. 7, the origin return process can be executed to position the pointer 11 a at the origin position.
この場合における終了処理後の励磁信号の位相は、図7中に符号C2で示す位置になる。このとき、指針11aは原点位置にて停止している。したがって、励磁を再開して原点復帰処理を実行すると、励磁信号の位相が励磁開始位置Aとされ、指針11aがストッパ位置に位置付けられるので、図7(A)に示すように、指針11aが原点位置からストッパ位置まで一気に動く。さらに、図7(A)に示すように、打込誤差を補正するための指示調整を実施する場合、当該指示調整を実施しない場合よりもストッパ位置と原点位置とが更に離れることになる。このため、励磁開始時に指針11aが一気に動く量が更に多くなる。   In this case, the phase of the excitation signal after the end processing is at a position indicated by reference numeral C2 in FIG. At this time, the pointer 11a is stopped at the origin position. Therefore, when the excitation is resumed and the origin return process is executed, the phase of the excitation signal is set to the excitation start position A, and the pointer 11a is positioned at the stopper position. Therefore, as shown in FIG. It moves from the position to the stopper position at once. Further, as shown in FIG. 7A, when the instruction adjustment for correcting the driving error is performed, the stopper position and the origin position are further away from each other than when the instruction adjustment is not performed. For this reason, the amount of movement of the pointer 11a at a stroke at the start of excitation is further increased.
以上説明したように、従来の励磁制御では、励磁開始時に指針が一気に動く。このため、例えばスピードメータ11、タコメータ12、燃料計13、及び水温計14の各指針間で打込誤差の補正の有無や補正量に違いがある場合には、励磁開始時における指針の挙動に違いが生じる可能性があり、運転者に不自然な動きであると認識される可能性がある。例えば、図8に示すように、スピードメータ11の指針11aでは打込誤差の補正が実施され、タコメータ12の指針では打込誤差の補正が実施されない場合には、励磁開始時にはスピードメータ11の指針11aのみが動くので、励磁開始時におけるスピードメータ11の指針11aの挙動がタコメータ12の指針の挙動よりも大きくなってしまう。   As described above, in the conventional excitation control, the pointer moves at a stroke when excitation starts. For this reason, for example, when there is a difference in whether or not the driving error is corrected and the amount of correction among the pointers of the speedometer 11, the tachometer 12, the fuel gauge 13, and the water temperature gauge 14, the behavior of the pointer at the start of excitation is different. Differences can occur and can be perceived as unnatural movement by the driver. For example, as shown in FIG. 8, when the pointer 11a of the speedometer 11 corrects the driving error, and when the tachometer 12 does not correct the driving error, the pointer of the speedometer 11 is started at the start of excitation. Since only 11a moves, the behavior of the pointer 11a of the speedometer 11 at the start of excitation becomes larger than the behavior of the pointer of the tachometer 12.
次に、図9を参照して、励磁開始時において跳ね上がりが発生した場合の指針の挙動を説明する。図9は、励磁開始時において跳ね上がりが発生した場合の指針の挙動を説明するための図であり、図9(A)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図9(B)は、回転子の位置を示すベクトル図である。   Next, with reference to FIG. 9, the behavior of the pointer when a jump occurs at the start of excitation will be described. FIG. 9 is a diagram for explaining the behavior of the pointer when a jump occurs at the start of excitation. FIG. 9A is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer. 9 (B) is a vector diagram showing the position of the rotor.
図9では、打込誤差の補正量が、指針11aの回転角度で1.0度であり、電気角では励磁信号の制御周期T0の半分に相当する180度(π[rad])である例を示している。励磁信号の位相は、原点復帰処理後には図9中に符号Dで示す位置となり、終了処理後には図9中に符号D2で示す位置となる。この場合には、終了処理後の励磁信号の位相が1.0度よりも僅かに正方向側であるか、逆方向側であるかによって、指針11aの回転方向が異なるので、励磁を開始するまで指針11aの回転方向が分からない。つまり、図9(A)に示すように、終了処理後の励磁信号の位相が1.0度よりも大きい場合には、指針11aが原点位置からストッパ方向である逆方向(反時計回り方向)ではなく正方向(時計回り方向)に一旦動いた後で、ストッパ方向に移動してしまう跳ね上がりが発生する。一方、終了処理後の励磁信号の位相が1.0度よりも小さい場合には、指針11aは原点位置からストッパ方向である逆方向に移動する。このような跳ね上がりは、打込誤差の補正量が、指針11aの回転角度で1.0度よりも大きい場合に生じる。このため、従来は、跳ね上がりの発生を防止するために、打込誤差の補正量を励磁信号の半周期分に対応する量よりも小さくする必要があった。   In FIG. 9, the correction amount of the driving error is 1.0 degree in terms of the rotation angle of the pointer 11a, and the electrical angle is 180 degrees (π [rad]) corresponding to half of the control period T0 of the excitation signal. Is shown. The phase of the excitation signal is a position indicated by a symbol D in FIG. 9 after the origin return process, and a position indicated by a symbol D2 in FIG. 9 after the end process. In this case, since the rotation direction of the pointer 11a differs depending on whether the phase of the excitation signal after the end process is slightly on the positive direction side or the reverse direction side from 1.0 degree, excitation is started. Until now, the direction of rotation of the pointer 11a is unknown. That is, as shown in FIG. 9A, when the phase of the excitation signal after the end process is larger than 1.0 degree, the pointer 11a is in the reverse direction (counterclockwise direction) that is the stopper direction from the origin position. Instead, a jump that occurs once in the positive direction (clockwise direction) and then moves in the stopper direction occurs. On the other hand, when the phase of the excitation signal after the end processing is smaller than 1.0 degree, the pointer 11a moves in the reverse direction, which is the stopper direction, from the origin position. Such a jumping occurs when the correction amount of the driving error is larger than 1.0 degree in the rotation angle of the pointer 11a. For this reason, conventionally, in order to prevent the occurrence of jumping, it has been necessary to make the correction amount of the driving error smaller than the amount corresponding to the half cycle of the excitation signal.
<第1実施形態に係る指針式メータ装置における励磁制御の説明>
図10を参照して、第1実施形態に係る指針式メータ装置における、励磁開始時における指針の挙動を説明する。図10は、第1の実施形態係る指針式メータ装置の励磁制御の場合における原点復帰処理の例を示す図であり、図10(A)は、励磁信号及び指針の回転角度の時間変化を示す図、図10(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図10(C)は、励磁信号の位相を示すベクトル図である。
<Description of Excitation Control in the Pointer Type Meter Device According to the First Embodiment>
With reference to FIG. 10, the behavior of the pointer at the start of excitation in the pointer-type meter device according to the first embodiment will be described. FIG. 10 is a diagram showing an example of the origin return process in the case of excitation control of the pointer-type meter device according to the first embodiment, and FIG. 10 (A) shows the time change of the excitation signal and the rotation angle of the pointer. FIG. 10B is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, and FIG. 10C is a vector diagram showing the phase of the excitation signal.
第1実施形態の指針式メータ装置10における励磁制御では、図6に示した例と比較して、励磁開始位置が異なる。即ち、励磁開始位置が、図6の例では図10に符号Aで示す位置であったのに対して、第1実施形態の励磁制御では、符号B2で示す終了処理実行後における励磁信号の位相から、バックラッシュ角度の半分だけ進んだ位置であり、図10に符号A2で示す位置である。   In the excitation control in the pointer-type meter device 10 of the first embodiment, the excitation start position is different compared to the example shown in FIG. That is, the excitation start position is the position indicated by the symbol A in FIG. 10 in the example of FIG. 6, whereas in the excitation control of the first embodiment, the phase of the excitation signal after the end process indicated by the symbol B2 is executed. , A position advanced by half of the backlash angle, and is a position indicated by reference numeral A2 in FIG.
励磁開始位置が、符号B2で示す位置からバックラッシュ角度の半分だけ(開始時補正角度だけ)進んだ符号A2で示す位置であるので、図10に示すように、逆転角度は、制御周期T0に相当する360度(2π[rad])である基本逆転角度に、当該開始時補正角度を加えた角度とする。原点復帰角度は、図6に示した例と同様にバックラッシュ角度とする。   Since the excitation start position is a position indicated by symbol A2 advanced from the position indicated by symbol B2 by half of the backlash angle (by the correction angle at the start), as shown in FIG. 10, the reverse rotation angle is set at the control cycle T0. An angle obtained by adding the correction angle at the start to the basic reversal angle corresponding to 360 degrees (2π [rad]). The origin return angle is the backlash angle as in the example shown in FIG.
以上説明した第1実施形態の指針式メータ装置10における励磁制御では、励磁開始位置が、終了処理の実行後における励磁信号の位相からバックラッシュ角度の半分だけ進んだ位置A2であるので、励磁開始時におけるステッピングモータ111の回転子の移動は歯車機構20のバックラッシュ内での動きとなり、励磁開始時に指針11aが動かない。そして、励磁開始後、上記逆転角度だけ励磁信号の位相を戻すことにより、図10(A)に示すように、指針11aがストッパ位置まで連続的に滑らかに回転した後で、原点位置(0目盛位置)まで回転し、原点位置に位置付けられる。尚、このとき、ストッパ位置までの指針11aの回転速度と、当該ストッパ位置から原点位置までの回転速度とは、同一であってもよいし、異なる速度であっても構わない。図10では、速度が異なる例を示している。また、上記逆転角度だけ励磁信号の位相を戻す際に、指針11aがストッパ位置まで連続的に滑らかに回転した後で、一旦停止し、所定の時間が経過した後、原点位置まで回転する構成としても構わない。   In the excitation control in the pointer-type meter device 10 according to the first embodiment described above, the excitation start position is the position A2 advanced by half the backlash angle from the phase of the excitation signal after execution of the end process. The movement of the rotor of the stepping motor 111 at this time becomes a movement within the backlash of the gear mechanism 20, and the pointer 11a does not move at the start of excitation. Then, after starting the excitation, by returning the phase of the excitation signal by the reverse angle, as shown in FIG. 10 (A), after the pointer 11a rotates smoothly to the stopper position, the origin position (0 scale) Position) and positioned at the origin position. At this time, the rotation speed of the pointer 11a to the stopper position and the rotation speed from the stopper position to the origin position may be the same or different. FIG. 10 shows an example in which the speed is different. Further, when returning the phase of the excitation signal by the reverse rotation angle, the pointer 11a continuously stops and smoothly rotates to the stopper position, and then temporarily stops and then rotates to the origin position after a predetermined time has elapsed. It doesn't matter.
次に、図11を参照して、第1実施形態に係る指針式メータ装置の励磁制御により打込誤差の補正を実施する場合における、励磁開始時における指針の挙動を説明する。図11は、第1の実施形態係る指針式メータ装置の励磁制御により打込誤差の補正を実施する場合における、原点復帰処理の例を示す図であり、図11(A)は、励磁信号及び指針の回転角度の時間変化を示す図、図11(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図11(C)は、励磁信号の位相を示すベクトル図である。   Next, the behavior of the pointer at the start of excitation when the driving error is corrected by the excitation control of the pointer-type meter device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the origin return process when the driving error is corrected by the excitation control of the pointer-type meter device according to the first embodiment. FIG. FIG. 11 (B) is a diagram showing the relationship between the excitation signal phase and the pointer rotation angle, and FIG. 11 (C) is a vector diagram showing the excitation signal phase. is there.
この例における励磁制御は、図7に示した例と比較して、励磁開始位置が異なる。即ち、励磁開始位置が、図7の例では図11に符号Aで示す位置であったのに対して、第1実施形態の励磁制御では、符号C2で示す終了処理実行後における励磁信号の位相から、バックラッシュ角度の半分だけ進んだ位置であり、図11に符号A3で示す位置である。   The excitation control in this example is different from the example shown in FIG. 7 in the excitation start position. That is, the excitation start position is the position indicated by the symbol A in FIG. 11 in the example of FIG. 7, whereas in the excitation control of the first embodiment, the phase of the excitation signal after the end process indicated by the symbol C2 is executed. , A position advanced by half of the backlash angle, and is a position indicated by reference numeral A3 in FIG.
励磁開始位置が、符号C2で示す位置からバックラッシュ角度の半分だけ(開始時補正角度だけ)進んだ符号A3で示す位置であるので、図11(A)示すように、逆転角度は、基本逆転角度(2π[rad])に、当該開始時補正角度と、打込誤差0.3度に基づき設定される打込誤差補正角度Xとを加算した角度とする。原点復帰角度は、図7に示した例と同様に、バックラッシュ角度に打込誤差補正角度Xを加算した角度とする。   Since the excitation start position is a position indicated by reference numeral A3 that is advanced from the position indicated by reference numeral C2 by half of the backlash angle (by the correction angle at the start), as shown in FIG. An angle obtained by adding the start time correction angle and the driving error correction angle X set based on the driving error 0.3 degree to the angle (2π [rad]). The origin return angle is an angle obtained by adding the driving error correction angle X to the backlash angle as in the example shown in FIG.
以上説明したように打込誤差の補正を実施する場合であっても、励磁開始位置が、終了処理の実行後における励磁信号の位相からバックラッシュ角度の半分だけ進んだ位置A3であるので、励磁開始時におけるステッピングモータ111の回転子の移動は歯車機構20のバックラッシュ内での動きとなり、励磁開始時に指針11aが動かない。そして、励磁開始後、図11(A)に示すように、上記逆転角度だけ励磁信号の位相を戻すことにより、指針11aがストッパ位置まで連続的に滑らかに回転した後で、原点位置まで回転する。尚、このとき、図7に示した例と同様に、ストッパ位置までの指針11aの回転速度と、当該ストッパ位置から原点位置までの回転速度とは、同一であってもよいし、異なる速度であっても構わない。図11では、速度が異なる例を示している。また、上記逆転角度だけ励磁信号の位相を戻す際に、指針11aがストッパ位置まで連続的に滑らかに回転した後で、一旦停止し、所定の時間が経過した後、原点位置まで回転する構成としても構わない。   As described above, even when the driving error is corrected, the excitation start position is the position A3 advanced by half the backlash angle from the phase of the excitation signal after execution of the end process. The movement of the rotor of the stepping motor 111 at the start is a movement within the backlash of the gear mechanism 20, and the pointer 11a does not move at the start of excitation. Then, after starting the excitation, as shown in FIG. 11A, by returning the phase of the excitation signal by the reverse rotation angle, the pointer 11a rotates continuously and smoothly to the stopper position, and then rotates to the origin position. . At this time, as in the example shown in FIG. 7, the rotational speed of the pointer 11a to the stopper position and the rotational speed from the stopper position to the origin position may be the same or different. It does not matter. FIG. 11 shows an example in which the speed is different. Further, when returning the phase of the excitation signal by the reverse rotation angle, the pointer 11a continuously stops and smoothly rotates to the stopper position, and then temporarily stops and then rotates to the origin position after a predetermined time has elapsed. It doesn't matter.
<原点復帰処理における処理フロー>
図12を参照して、第1実施形態に係る指針式メータ装置による原点復帰処理におけるの処理フローを説明する。図12は、第1実施形態に係る指針式メータ装置による励磁制御における処理フローを示すフローチャートである。図12に示す処理を行うための動作プログラムは、不揮発性メモリ102に格納されており、当該動作プログラムは制御部101により実行される。
<Processing flow for home return processing>
With reference to FIG. 12, the process flow in the origin return process by the pointer type meter device according to the first embodiment will be described. FIG. 12 is a flowchart showing a processing flow in excitation control by the pointer-type meter device according to the first embodiment. An operation program for performing the processing shown in FIG. 12 is stored in the nonvolatile memory 102, and the operation program is executed by the control unit 101.
ステップS11では、制御部101は、指針式メータ装置10の電源がオンされたか否かを識別する。制御部101は、識別の結果、電源がオンされたと識別した場合には、次のステップS12を実行し、電源がオンされていないと識別した場合には、再びステップS11を実行する。   In step S11, the control unit 101 identifies whether or not the power source of the pointer type meter device 10 is turned on. As a result of the identification, the control unit 101 executes the next step S12 when it is identified that the power is turned on, and executes step S11 again when it is identified that the power is not turned on.
ステップS12では、制御部101は、不揮発性メモリ102を参照し、ステッピングモータ111に入力する励磁信号の励磁開始位置を読み出す。上述したように、励磁開始位置は、終了処理実行後における励磁信号の位相からバックラッシュ角度の半分だけ進んだ位置とされている。当該終了処理実行後における励磁信号の位相は、前回の終了処理実行時に、制御部101により不揮発性メモリ102に格納されている。また、バックラッシュ角度の大きさも、不揮発性メモリ102に予め格納されている。   In step S <b> 12, the control unit 101 reads the excitation start position of the excitation signal input to the stepping motor 111 with reference to the nonvolatile memory 102. As described above, the excitation start position is a position advanced by half the backlash angle from the phase of the excitation signal after the end processing is executed. The phase of the excitation signal after execution of the end process is stored in the nonvolatile memory 102 by the control unit 101 when the previous end process is executed. The magnitude of the backlash angle is also stored in advance in the nonvolatile memory 102.
続くステップS13では、制御部101は、ステッピングモータ111への励磁を開始し、励磁信号の位相をステップS12で読み出した励磁開始位置とする。励磁開始位置においては、指針11aは終了処理実行後における停止位置である原点位置(0目盛位置)に位置付けられている。また、励磁信号の位相を励磁開始位置とする際には、ステッピングモータ111の回転子の移動は歯車機構20のバックラッシュ内での動きとなり、指針11aは動かない。   In subsequent step S13, the control unit 101 starts excitation to the stepping motor 111, and sets the phase of the excitation signal to the excitation start position read in step S12. At the excitation start position, the pointer 11a is positioned at the origin position (zero scale position) that is the stop position after the end processing is executed. Further, when the phase of the excitation signal is set to the excitation start position, the movement of the rotor of the stepping motor 111 becomes a movement within the backlash of the gear mechanism 20, and the pointer 11a does not move.
続くステップS14では、制御部101は、励磁信号の位相を戻し、指針11aのストッパ側(逆方向側)への回転を開始させる。   In subsequent step S14, the control unit 101 returns the phase of the excitation signal and starts the rotation of the pointer 11a toward the stopper side (reverse direction side).
続くステップS15では、制御部101は、ステップS14で励磁信号の位相を戻し始めてからの角度が、所定の逆転角度を超えているか否かを識別する。制御部101は、識別の結果、逆転角度を超えていると識別した場合には、次のステップS16を実行し、超えていないと識別した場合には、再びステップS15を実行する。これにより、励磁信号の位相が逆転角度だけ戻される。上述したように、逆転角度は、制御周期T0に相当する360度(2π[rad])である基本逆転角度に、開始時補正角度(バックラッシュ角度の半分)と、打込誤差がある場合には当該打込誤差に基づき設定される打込誤差補正角度Xと、を加算した角度とする。打込誤差の有無及び打込誤差の大きさは、指針11aの打ち込み作業時に作業者等により計測されて不揮発性メモリ102に格納されている。
ステップS14、S15の処理により、指針11aが原点位置(0目盛位置)からストッパ位置まで回転した後、励磁信号が基本逆転角度だけ戻され、脱調リセットが行われる。
尚、ステップS14、S15の処理により励磁信号の位相を逆転角度だけ戻す際には、まず、開始時補正角度と、打込誤差がある場合には打込誤差補正角度Xとを加算した角度だけ戻した後、所定時間だけ待機し、その後、基本逆転角度だけ更に戻す構成としてもよい。このようにすれば、指針11aが一旦ストッパ位置にて停止した後で、脱調リセットが行われる。
In subsequent step S15, the control unit 101 identifies whether or not the angle from the start of returning the phase of the excitation signal in step S14 exceeds a predetermined reverse rotation angle. As a result of the identification, the control unit 101 executes the next step S16 when it is determined that the reverse rotation angle is exceeded, and executes step S15 again when it is determined that the rotation angle is not exceeded. Thereby, the phase of the excitation signal is returned by the reverse rotation angle. As described above, when the basic reverse rotation angle corresponding to the control cycle T0 is 360 degrees (2π [rad]), the start correction angle (half the backlash angle) and the driving error are present. Is an angle obtained by adding the driving error correction angle X set based on the driving error. The presence / absence of the driving error and the magnitude of the driving error are measured by an operator or the like during the driving operation of the pointer 11a and stored in the nonvolatile memory 102.
After the pointer 11a is rotated from the origin position (0 scale position) to the stopper position by the processing of steps S14 and S15, the excitation signal is returned by the basic reverse rotation angle, and the step-out reset is performed.
When returning the phase of the excitation signal by the reverse rotation angle by the processing of steps S14 and S15, first, only the angle obtained by adding the start correction angle and the drive error correction angle X if there is a drive error. After returning, it is good also as a structure which waits only for predetermined time, and returns further only a basic reversal angle after that. In this way, the step-out reset is performed after the pointer 11a once stops at the stopper position.
ステップS16では、制御部101は、励磁信号の位相を所定の原点復帰角度だけ進める。上述したように、原点復帰角度は、打込誤差の補正が無い場合にはバックラッシュ角度であり、打込誤差の補正がある場合には当該バックラッシュ角度に更に打込誤差補正角度Xを加算した角度とする。
ステップS16の処理により、指針11aがストッパ位置から原点位置(0目盛位置)まで正方向に回転して当該原点位置に位置付けられる。
その後、制御部101は、原点復帰処理を終了する。
In step S16, the control unit 101 advances the phase of the excitation signal by a predetermined origin return angle. As described above, the origin return angle is the backlash angle when there is no correction of the driving error, and when the driving error is corrected, the driving error correction angle X is further added to the backlash angle. The angle.
By the processing in step S16, the pointer 11a rotates in the positive direction from the stopper position to the origin position (0 scale position) and is positioned at the origin position.
Thereafter, the control unit 101 ends the origin return process.
<第1実施形態に係る指針式メータ装置の作用効果>
第1実施形態に係る指針式メータ装置10によれば、励磁開始位置が、終了処理の実行後における励磁信号の位相からバックラッシュ角度の半分である開始時補正角度だけ進んだ位置であるので、励磁開始時におけるステッピングモータ111の回転子の移動は歯車機構20のバックラッシュ内での動きとなり、励磁開始時に指針11aが動かない。したがって、励磁開始において、指針11aに不自然な挙動が生じることを防止できる。また、複数の計器であるタコメータ12、燃料計13、及び水温計14の指針それぞれについて、励磁開始時における位置からストッパ位置まで同時に連続的に動かす構成とすれば、全ての指針が儀式的に動く様になるので、運転者に与える違和感を低減することができる。また、励磁開始時に指針が動かないので、打込誤差の補正量が励磁信号の半周期分である場合であっても、励磁開始時に指針に跳ね上がりが発生することを防止できる。このように跳ね上がりを防止できるので、打込誤差の補正量を励磁信号の半周期分に対応する量よりも小さくする必要がなく、補正量に制限を設ける必要がない。
<Operational effect of the pointer type meter device according to the first embodiment>
According to the pointer-type meter device 10 according to the first embodiment, the excitation start position is a position advanced from the phase of the excitation signal after execution of the end process by a start correction angle that is half the backlash angle. The movement of the rotor of the stepping motor 111 at the start of excitation becomes a movement within the backlash of the gear mechanism 20, and the pointer 11a does not move at the start of excitation. Therefore, it is possible to prevent an unnatural behavior from occurring in the pointer 11a at the start of excitation. Moreover, if each of the pointers of the tachometer 12, the fuel gauge 13, and the water temperature gauge 14 that are a plurality of instruments is configured to continuously move from the position at the start of excitation to the stopper position, all the pointers move ritually. As a result, the uncomfortable feeling given to the driver can be reduced. Further, since the pointer does not move at the start of excitation, even if the correction amount of the driving error is a half period of the excitation signal, it is possible to prevent the pointer from jumping up at the start of excitation. Since jumping up can be prevented in this way, it is not necessary to make the correction amount of the driving error smaller than the amount corresponding to the half period of the excitation signal, and it is not necessary to limit the correction amount.
尚、上記第1実施形態では、開始時補正角度は、バックラッシュ角度の半分としたが、バックラッシュ角度よりも小さい値であればよく、このように設定すれば、励磁開始時におけるステッピングモータ111の回転子の移動は歯車機構20のバックラッシュ内での動きとなり、励磁開始時に指針11aが動かない。即ち、励磁開始位置が、終了処理の実行後における前記励磁信号の位相から、バックラッシュ角度よりも小さい開始時補正角度だけ進んだ位置である構成としても構わない。   In the first embodiment, the correction angle at the start is half of the backlash angle, but may be a value smaller than the backlash angle, and if set in this way, the stepping motor 111 at the start of excitation is used. The movement of the rotor becomes a movement within the backlash of the gear mechanism 20, and the pointer 11a does not move at the start of excitation. That is, the excitation start position may be a position advanced from the phase of the excitation signal after execution of the end process by a start correction angle smaller than the backlash angle.
(第2実施形態)
以下では、第2実施形態に係る指針式メータ装置10Bについて説明する。指針式メータ装置10Bは、原点復帰処理の内容のみが指針式メータ装置10と異なり、電気回路の構成等は同一であるので、同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
また、概略的には、指針式メータ装置10Bは、原点位置(0目盛位置)が正方向側にプリオフセットされている点が、指針式メータ装置10と異なる。
(Second Embodiment)
Below, the pointer type meter device 10B according to the second embodiment will be described. The pointer-type meter device 10B is different from the pointer-type meter device 10 only in the contents of the origin return processing, and the configuration of the electric circuit is the same. Therefore, the same members are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
In general, the pointer-type meter device 10B is different from the pointer-type meter device 10 in that the origin position (0 scale position) is pre-offset to the positive direction side.
<打込誤差補正を実施しない場合>
図13は、第2実施形態に係る指針式メータ装置の場合における原点復帰処理の例を示す図であり、図13(A)は、励磁信号及び指針の回転角度の時間変化を示す図、図13(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図13(C)は、励磁信号の位相を示すベクトル図である。
<When no driving error correction is performed>
FIG. 13 is a diagram showing an example of origin return processing in the case of the pointer-type meter device according to the second embodiment, and FIG. 13A is a diagram showing temporal changes in the excitation signal and the rotation angle of the pointer. 13 (B) is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, and FIG. 13 (C) is a vector diagram showing the phase of the excitation signal.
図13に示した、打込誤差補正を実施しない場合の第2実施形態の指針式メータ装置10Bにおける励磁制御では、図10に示した例と比較して、原点復帰角度及び逆転角度が異なる。即ち、原点復帰角度が、バックラッシュ角度に、所定の正のプリオフセット角度を加算した角度に設定されている。また、逆転角度が、制御周期T0に相当する360度(2π[rad])である基本逆転角度と、開始時補正角度(バックラッシュ角度の半分)と、上記プリオフセット角度と、を加算した角度に設定されている。図13の例では、プリオフセット角度は、指針11aの回転角度で1.0度に相当する励磁信号における180度(π[rad])に設定されている。尚、プリオフセット角度は、ストッパ位置からプリオフセット角度分だけ指針11aが正方向に回転した場合に指針11aとストッパ26が乖離する角度以上の値であれば任意の大きさに設定し得る。
尚、励磁開始位置は、図10に示した例と同等に、終了処理の実行後における励磁信号の位相からバックラッシュ角度の半分だけ進んだ位置である。
In the excitation control in the pointer type meter device 10B of the second embodiment when the driving error correction is not performed as shown in FIG. 13, the origin return angle and the reverse rotation angle are different from those in the example shown in FIG. That is, the origin return angle is set to an angle obtained by adding a predetermined positive pre-offset angle to the backlash angle. Further, an angle obtained by adding the basic reverse angle whose reverse angle is 360 degrees (2π [rad]) corresponding to the control cycle T0, the start correction angle (half of the backlash angle), and the pre-offset angle. Is set to In the example of FIG. 13, the pre-offset angle is set to 180 degrees (π [rad]) in the excitation signal corresponding to 1.0 degree in the rotation angle of the pointer 11a. The pre-offset angle can be set to any value as long as the value is equal to or larger than the angle at which the pointer 11a and the stopper 26 are separated when the pointer 11a rotates in the positive direction by the pre-offset angle from the stopper position.
The excitation start position is a position advanced by half the backlash angle from the phase of the excitation signal after execution of the end processing, as in the example shown in FIG.
図13の例では、原点復帰処理処理後の励磁信号の位相は、符号Eで示す位置であり、終了処理後の励磁信号の位相は、符号E2で示す位置である。また、励磁開始位置は、符号E2からバックラッシュ角度の半分だけ進んだ位置であり、符号A4で示す位置である。    In the example of FIG. 13, the phase of the excitation signal after the origin return processing is the position indicated by the symbol E, and the phase of the excitation signal after the termination processing is the position indicated by the symbol E2. Further, the excitation start position is a position advanced by half the backlash angle from the symbol E2, and is a position indicated by a symbol A4.
このように、原点復帰角度及び逆転角度にプリオフセット角度を加えた場合であっても、上述した図10に示した例と同様に指針11aを原点位置に位置付けることができる。   In this way, even when the pre-offset angle is added to the origin return angle and the reverse rotation angle, the pointer 11a can be positioned at the origin position as in the example shown in FIG.
<正方向に打込誤差補正を実施する場合>
図14は、第2実施形態に係る指針式メータ装置の励磁制御により正方向に打込誤差の補正を実施する場合における、原点復帰処理の例を示す図であり、図14(A)は、励磁信号及び指針の回転角度の時間変化を示す図、図14(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図14(C)は、励磁信号の位相を示すベクトル図である。
<When driving error correction is performed in the positive direction>
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the origin return process when the driving error correction is performed in the positive direction by the excitation control of the pointer-type meter device according to the second embodiment, and FIG. FIG. 14B is a diagram showing the temporal change in the excitation signal and the rotation angle of the pointer, FIG. 14B is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, and FIG. 14C shows the phase of the excitation signal. It is a vector diagram.
図14に示した、正方向に打込誤差補正を実施する場合の第2実施形態の指針式メータ装置10Bにおける励磁制御では、図11に示した例と比較して、原点復帰角度及び逆転角度が異なる。即ち、原点復帰角度が、バックラッシュ角度に、所定の正のプリオフセット角度と、正の打込誤差補正角度と、を加算した角度に設定されている。図14の例では、打込誤差補正角度は、指針11aの回転角度で0.5度に相当する励磁信号における90度(π/2[rad])に設定されている。また、逆転角度が、制御周期T0に相当する360度(2π[rad])である基本逆転角度と、開始時補正角度(バックラッシュ角度の半分)と、上記プリオフセット角度と、上記打込誤差補正角度と、を加算した角度に設定されている。
尚、励磁開始位置は、図11に示した例と同等に、終了処理の実行後における励磁信号の位相からバックラッシュ角度の半分だけ進んだ位置である。
In the excitation control in the pointer-type meter device 10B of the second embodiment when the driving error correction is performed in the forward direction shown in FIG. 14, the origin return angle and the reverse rotation angle are compared with the example shown in FIG. Is different. That is, the origin return angle is set to an angle obtained by adding a predetermined positive pre-offset angle and a positive driving error correction angle to the backlash angle. In the example of FIG. 14, the driving error correction angle is set to 90 degrees (π / 2 [rad]) in the excitation signal corresponding to 0.5 degrees in the rotation angle of the pointer 11a. Further, the reverse rotation angle is 360 degrees (2π [rad]) corresponding to the control cycle T0, the start correction angle (half of the backlash angle), the pre-offset angle, and the driving error. It is set to an angle obtained by adding the correction angle.
As in the example shown in FIG. 11, the excitation start position is a position advanced by half the backlash angle from the phase of the excitation signal after the end process is executed.
図14の例では、原点復帰処理処理後の励磁信号の位相は、符号Fで示す位置であり、終了処理後の励磁信号の位相は、符号F2で示す位置である。また、励磁開始位置は、符号F2からバックラッシュ角度の半分だけ進んだ位置であり、符号A5で示す位置である。    In the example of FIG. 14, the phase of the excitation signal after the origin return process is the position indicated by the symbol F, and the phase of the excitation signal after the end process is the position indicated by the symbol F2. Further, the excitation start position is a position advanced from the reference F2 by half the backlash angle, and is a position indicated by reference A5.
このように、原点復帰角度及び逆転角度にプリオフセット角度及び正の打込誤差補正角度を加えた場合であっても、上述した図11に示した例と同様に指針11aを原点位置に位置付けることができる。   As described above, even when the pre-offset angle and the positive driving error correction angle are added to the origin return angle and the reverse rotation angle, the pointer 11a is positioned at the origin position as in the example shown in FIG. Can do.
<逆方向に打込誤差補正を実施する場合>
図15は、第2実施形態に係る指針式メータ装置の励磁制御により逆方向に打込誤差の補正を実施する場合における、原点復帰処理の例を示す図であり、図15(A)は、励磁信号及び指針の回転角度の時間変化を示す図、図15(B)は、励磁信号の位相と指針の回転角度との関係を表す図、図15(C)は、励磁信号の位相を示すベクトル図である。
<When driving error correction is performed in the reverse direction>
FIG. 15 is a diagram showing an example of the origin return process when the driving error is corrected in the reverse direction by the excitation control of the pointer-type meter device according to the second embodiment, and FIG. FIG. 15B is a diagram showing the change over time of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, FIG. 15B is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal and the rotation angle of the pointer, and FIG. 15C shows the phase of the excitation signal. It is a vector diagram.
図15に示した、逆方向に打込誤差補正を実施する場合の第2実施形態の指針式メータ装置10Bにおける励磁制御では、他の例と比較して、原点復帰角度及び逆転角度が異なる。即ち、原点復帰角度が、バックラッシュ角度に、所定の正のプリオフセット角度と、負の打込誤差補正角度と、を加算した角度に設定されている。図21及び図22の例では、打込誤差補正角度は、指針11aの回転角度で−0.5度に相当する励磁信号における−90度(−π/2[rad])に設定されている。また、逆転角度が、制御周期T0に相当する360度(2π[rad])である基本逆転角度と、開始時補正角度(バックラッシュ角度の半分)と、上記プリオフセット角度と、上記打込誤差補正角度と、を加算した角度に設定されている。尚、負の打込誤差補正角度は、プリオフセット角度よりも小さい値が設定可能である。
また、励磁開始位置は、他の例と同等に、終了処理の実行後における励磁信号の位相からバックラッシュ角度の半分だけ進んだ位置である。
In the excitation control in the pointer-type meter device 10B of the second embodiment in the case where the driving error correction is performed in the reverse direction shown in FIG. 15, the origin return angle and the reverse rotation angle are different from those of the other examples. That is, the origin return angle is set to an angle obtained by adding a predetermined positive pre-offset angle and a negative driving error correction angle to the backlash angle. In the example of FIGS. 21 and 22, the driving error correction angle is set to −90 degrees (−π / 2 [rad]) in the excitation signal corresponding to −0.5 degrees as the rotation angle of the pointer 11a. . Further, the reverse rotation angle is 360 degrees (2π [rad]) corresponding to the control cycle T0, the start correction angle (half of the backlash angle), the pre-offset angle, and the driving error. It is set to an angle obtained by adding the correction angle. The negative driving error correction angle can be set to a value smaller than the pre-offset angle.
Also, the excitation start position is a position advanced by half the backlash angle from the phase of the excitation signal after the end processing is executed, as in the other examples.
図15の例では、原点復帰処理処理後の励磁信号の位相は、符号Gで示す位置であり、終了処理後の励磁信号の位相は、符号G2で示す位置である。また、励磁開始位置は、符号G2からバックラッシュ角度の半分だけ進んだ位置であり、符号A6で示す位置である。    In the example of FIG. 15, the phase of the excitation signal after the origin return processing is the position indicated by the symbol G, and the phase of the excitation signal after the termination processing is the position indicated by the symbol G2. Further, the excitation start position is a position advanced from the reference G2 by half the backlash angle, and is a position indicated by reference A6.
このように、原点復帰角度及び逆転角度にプリオフセット角度及び負の打込誤差補正角度を加えた場合であっても、上述した他の例と同様に指針11aを原点位置に位置付けることができる。   Thus, even when the pre-offset angle and the negative driving error correction angle are added to the origin return angle and the reverse rotation angle, the pointer 11a can be positioned at the origin position as in the other examples described above.
以上説明したように、第2実施形態に係る指針式メータ装置10Bによれば、原点復帰角度に所定の正のプリオフセット角度が加算されているので、ストッパ26に対する指針11aの正方向側及び逆方向側への打込誤差を許容できる。このため、指針11aの打込作業時に、作業者は指針11aを所定の位置に対して正逆両方向側に打ち込むことができるので、打込誤差の補正の自由度を高めることができる。   As described above, according to the pointer-type meter device 10B according to the second embodiment, the predetermined positive pre-offset angle is added to the origin return angle. A driving error in the direction can be allowed. For this reason, when driving the pointer 11a, the operator can drive the pointer 11a in both the forward and reverse directions with respect to a predetermined position, so that the degree of freedom in correcting the driving error can be increased.
尚、上記プリオフセット角度は、スピードメータ11、タコメータ12、燃料計13、及び水温計14の各指針間で異なる値に設定してもよく、指針の長さやデザインに応じてグループ毎に異なるプリオフセット角度を設定してもよい。例えば、スピードメータ11やタコメータ12等の指針が長いもののプリオフセット角度を指針の指示角度で1.0度とし、燃料計13や水温計14等の指針が短いもののプリオフセット角度を指針の指示角度で0.5度としてもよい。   Note that the pre-offset angle may be set to a different value among the pointers of the speedometer 11, the tachometer 12, the fuel gauge 13, and the water temperature gauge 14, and is different depending on the group depending on the length and design of the pointer. An offset angle may be set. For example, the pre-offset angle of a long pointer such as the speedometer 11 or the tachometer 12 is set to 1.0 degree as the indicated angle of the pointer, and the pre-offset angle of a short pointer such as the fuel gauge 13 or the water temperature gauge 14 is set as the indicated angle of the pointer. It is good also as 0.5 degree.
また、第2実施形態に係る指針式メータ装置10Bによる原点復帰処理を実行する場合には、図12のステップS14、S15に相当する処理により励磁信号の位相を逆転角度だけ戻す際には、連続的に戻してもよいし、或いは、まず、開始時補正角度と、打込誤差がある場合には打込誤差補正角度Xと、プリオフセット角度と、を加算した角度だけ戻した後、所定時間だけ待機し、その後、基本逆転角度だけ更に戻す構成としてもよい。このようにすれば、指針11aが一旦ストッパ位置にて停止した後で、ヒステリシスの除去処理が行われる。   Further, when the origin return process is performed by the pointer-type meter device 10B according to the second embodiment, when the phase of the excitation signal is returned by the reverse rotation angle by the process corresponding to steps S14 and S15 in FIG. Alternatively, first, when there is a start-up correction angle, and when there is a driving error, the driving error correction angle X and the pre-offset angle are returned by an added angle, and then a predetermined time. It is good also as a structure which only waits only after that and returns only a basic reversal angle after that. In this way, hysteresis removal processing is performed after the pointer 11a once stops at the stopper position.
以下では、実施形態に係る指針式メータ装置10、10Bについて纏める。
(1) 指針式メータ装置10Bは、制御部101と、前記制御部101からの励磁信号の位相に従って回転駆動されるステッピングモータ111と、前記ステッピングモータ111の回転に従って正逆両方向に回転する指針11aと、前記ステッピングモータ111の回転駆動力を前記指針11aに伝達する歯車機構20と、を備えている。前記指針11a又は前記歯車機構20は、前記指針11aが所定の回転位置に位置している場合にストッパ26に当接する当接部としてのストッパピン24aを有している。前記制御部101は、前記ステッピングモータ111の励磁開始時には、まず、前記励磁信号の位相を所定の励磁開始位置とし、その後、前記当接部が前記ストッパ26に接近する方向である逆方向に前記指針11aが回転するように、前記励磁信号の位相を所定の逆転角度だけ戻し、これにより前記当接部が前記ストッパ26に当接するストッパ位置に前記指針11aを位置付ける。制御部101は、続いて、前記歯車機構20のバックラッシュ量に対応するバックラッシュ角度に基づき設定された原点復帰角度だけ前記励磁信号の位相を進め、これにより前記ストッパ位置から所定角度だけ離れた原点位置まで前記指針11aを正方向に回転させて該原点位置に位置付ける。これらの処理が、原点復帰処理である。一方、制御部101は、前記ステッピングモータ111の励磁終了時には、前記指針11aが逆方向に回転して前記原点位置に位置付けられるように、前記励磁信号の位相を戻す終了処理を実行する。ここで、前記原点復帰角度は、前記バックラッシュ角度と、所定の正のプリオフセット角度と、前記ストッパ26に対する前記指針11aの打込誤差に基づき設定される正の打込誤差補正角度と、を加算した角度である。
Below, it summarizes about the pointer type meter apparatus 10 and 10B which concern on embodiment.
(1) The pointer-type meter device 10B includes a control unit 101, a stepping motor 111 that is rotationally driven according to the phase of the excitation signal from the control unit 101, and a pointer 11a that rotates in both forward and reverse directions according to the rotation of the stepping motor 111. And a gear mechanism 20 that transmits the rotational driving force of the stepping motor 111 to the pointer 11a. The pointer 11a or the gear mechanism 20 includes a stopper pin 24a as a contact portion that contacts the stopper 26 when the pointer 11a is located at a predetermined rotational position. When the excitation of the stepping motor 111 is started, the control unit 101 first sets the phase of the excitation signal to a predetermined excitation start position, and then, in the reverse direction, which is a direction in which the contact portion approaches the stopper 26. The phase of the excitation signal is returned by a predetermined reverse rotation angle so that the pointer 11 a rotates, and thereby the pointer 11 a is positioned at a stopper position where the contact portion contacts the stopper 26. Subsequently, the control unit 101 advances the phase of the excitation signal by the origin return angle set based on the backlash angle corresponding to the backlash amount of the gear mechanism 20, and thereby leaves the stopper position by a predetermined angle. The pointer 11a is rotated in the forward direction to the origin position and positioned at the origin position. These processes are origin return processes. On the other hand, at the end of excitation of the stepping motor 111, the control unit 101 executes an end process for returning the phase of the excitation signal so that the pointer 11a rotates in the reverse direction and is positioned at the origin position. Here, the origin return angle includes the backlash angle, a predetermined positive pre-offset angle, and a positive driving error correction angle set based on a driving error of the pointer 11a with respect to the stopper 26. The added angle.
(2) 指針式メータ装置10Bは、第1計器としてのスピードメータ11及び第2計器としての燃料計13を備えている。そして、前記指針11aが、前記第1計器及び前記第2計器それぞれに第1指針及び第2指針として設けられ、前記プリオフセット角度が、前記第1指針と前記第2指針とで異なる。 (2) The pointer-type meter device 10B includes a speedometer 11 as a first meter and a fuel meter 13 as a second meter. The pointer 11a is provided as a first pointer and a second pointer on the first instrument and the second instrument, respectively, and the pre-offset angle is different between the first indicator and the second indicator.
(3) 指針式メータ装置10、10Bでは、前記励磁開始位置は、前記終了処理の実行後における前記励磁信号の位相から、前記バックラッシュ角度よりも小さい開始時補正角度だけ進んだ位置である。
上記(3)の指針式メータ装置10、10Bによれば、ストッパ26に対する指針11aの正方向側及び逆方向側への打込誤差を許容しつつ、励磁開始において、指針11aに不自然な挙動が生じることを防止できる。
即ち、上記(3)の指針式メータ装置10、10Bによれば、励磁開始位置が、終了処理の実行後における励磁信号の位相からバックラッシュ角度よりも小さい開始時補正角度だけ進んだ位置であるので、励磁開始時におけるステッピングモータ111の回転子52の移動は歯車機構20のバックラッシュ内での動きとなり、励磁開始時に指針11aが動かない。したがって、励磁開始において、指針11aに不自然な挙動が生じることを防止できる。また、複数の計器それぞれについて打込誤差の補正を実施している場合には、例えば励磁開始時における位置からストッパ位置まで全ての指針を同時に連続的に動かす構成とすれば、全ての指針が儀式的に動く様になるので、運転者に与える違和感を低減することができる。また、励磁開始時に指針が動かないので、打込誤差の補正量が励磁信号の半周期分に対応する量よりも大きい場合であっても、励磁開始時に指針に跳ね上がりが発生することを防止できる。このように跳ね上がりを防止できるので、打込誤差の補正量を励磁信号の半周期分に対応する量よりも小さくする必要がなく、補正量に制限を設ける必要がない。
また、単に、従来の制御方法において、原点復帰角度に所定の正のプリオフセット角度を加算した場合、その分だけストッパ位置と原点位置とが離れるので、プリオフセット角度を加算しない場合よりもストッパ位置と原点位置とが更に離れることになる。このため、励磁開始時に指針11aが一気に動く量が更に多くなる。この結果、打込誤差の補正の自由度を高めることができたとしても、励磁開始時に運転者に与える違和感も大きくなってしまう可能性がある。
これに対して、上記(3)の指針式メータ装置10、10Bによれば、励磁開始時に指針11aが動かないので、打込誤差の補正の自由度を高めつつ、励磁開始において指針11aに不自然な挙動が生じることを防止できる。
また、プリオフセット角度が正の値に設定されているので、励磁開始直後からストッパ位置まで移動するまでの間、指針11aはストッパ26に接近する方向である逆方向のみに回転する。このため、指針が複数ある場合に指針の移動方向を揃えることができる。
(3) In the pointer type meter devices 10 and 10B, the excitation start position is a position advanced from the phase of the excitation signal after execution of the end process by a start correction angle smaller than the backlash angle.
According to the pointer-type meter devices 10 and 10B of (3) above, an unnatural behavior of the pointer 11a at the start of excitation while allowing an error in driving the pointer 11a in the forward direction and the reverse direction with respect to the stopper 26. Can be prevented.
That is, according to the pointer-type meter devices 10 and 10B of (3) above, the excitation start position is a position advanced from the phase of the excitation signal after execution of the end process by a start correction angle smaller than the backlash angle. Therefore, the movement of the rotor 52 of the stepping motor 111 at the start of excitation becomes a movement within the backlash of the gear mechanism 20, and the pointer 11a does not move at the start of excitation. Therefore, it is possible to prevent an unnatural behavior from occurring in the pointer 11a at the start of excitation. In addition, when driving errors are corrected for each of a plurality of instruments, for example, if all the hands are moved continuously from the position at the start of excitation to the stopper position, all the hands are ritualized. Therefore, the driver feels uncomfortable. In addition, since the pointer does not move at the start of excitation, even if the correction amount of the driving error is larger than the amount corresponding to the half cycle of the excitation signal, it is possible to prevent the pointer from jumping up at the start of excitation. . Since jumping up can be prevented in this way, it is not necessary to make the correction amount of the driving error smaller than the amount corresponding to the half period of the excitation signal, and it is not necessary to limit the correction amount.
In addition, when a predetermined positive pre-offset angle is added to the origin return angle in the conventional control method, the stopper position and the origin position are separated from each other by that amount. And the origin position are further apart. For this reason, the amount of movement of the pointer 11a at a stroke at the start of excitation is further increased. As a result, even if the degree of freedom in correcting the driving error can be increased, there may be a greater sense of discomfort given to the driver at the start of excitation.
On the other hand, according to the pointer-type meter devices 10 and 10B of (3) above, the pointer 11a does not move at the start of excitation. Natural behavior can be prevented from occurring.
In addition, since the pre-offset angle is set to a positive value, the pointer 11a rotates only in the reverse direction, which is the direction approaching the stopper 26, immediately after the start of excitation until it moves to the stopper position. For this reason, when there are a plurality of hands, it is possible to align the directions of movement of the hands.
(4) 指針式メータ装置10Bでは、前記逆転角度が、前記励磁信号の制御周期T0に相当する角度以上に設定された基本逆転角度と、前記開始時補正角度と、前記プリオフセット角度と、前記打込誤差補正角度と、を加算した角度である。そして、前記制御部101は、前記原点復帰処理において、前記励磁信号の位相を前記逆転角度だけ戻す際に、まず、前記開始時補正角度と前記プリオフセット角度と前記打込誤差補正角度とを加算した角度だけ戻した後、所定時間だけ待機し、その後、前記基本逆転角度だけ更に戻す。換言すれば、前記制御部101は、前記原点復帰処理において、前記励磁信号の位相を前記逆転角度だけ戻す際に、まず、前記逆転角度から前記基本逆転角度を除した角度だけ戻した後、所定時間だけ待機し、その後、前記基本逆転角度だけ更に戻す。
上記(4)の指針式メータ装置によれば、励磁信号の位相を、はじめに開始時補正角度とプリオフセット角度と打込誤差補正角度とを加算した角度だけ戻した後、所定時間だけ待機し、その後、基本逆転角度だけ更に戻すので、指針11aが一旦ストッパ位置にて停止した後で、ヒステリシスの除去処理が実施される。このヒステリシスの除去処理中には、励磁信号が1周期変化する間に、指針11aがストッパ位置にて振動するリバウンド挙動が生じる(例えば特許第4176984参照。)。この点、上記(4)の指針式メータ装置10Bによれば、指針11aが一旦ストッパ位置にて停止した後、当該リバウンド挙動が生じるので、意図的に全ての指針が動くことを運転者に認識させることができる。
(4) In the pointer-type meter device 10B, the reverse rotation angle is set to be equal to or greater than an angle corresponding to the control period T0 of the excitation signal, the start correction angle, the pre-offset angle, This is the angle obtained by adding the driving error correction angle. Then, the control unit 101 first adds the start correction angle, the pre-offset angle, and the driving error correction angle when returning the phase of the excitation signal by the reverse rotation angle in the origin return processing. After returning the angle, the system waits for a predetermined time, and then further returns the basic reverse rotation angle. In other words, when returning the phase of the excitation signal by the reverse rotation angle in the origin return process, the control unit 101 first returns the angle by subtracting the basic reverse rotation angle from the reverse rotation angle, After waiting for a time, the basic reverse angle is further returned.
According to the pointer type meter device of the above (4), the phase of the excitation signal is first returned by an angle obtained by adding the start correction angle, the pre-offset angle, and the driving error correction angle, and then waits for a predetermined time, Thereafter, since only the basic reverse rotation angle is further returned, the hysteresis removal process is performed after the pointer 11a once stops at the stopper position. During this hysteresis removal process, a rebound behavior occurs in which the pointer 11a vibrates at the stopper position while the excitation signal changes for one period (see, for example, Japanese Patent No. 4176984). In this regard, according to the pointer-type meter device 10B of (4) above, since the rebound behavior occurs after the pointer 11a once stops at the stopper position, the driver recognizes that all the pointers move intentionally. Can be made.
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態は、本発明の技術的範囲内で種々の変形や改良等を伴うことができる。   The technical scope of the present invention is not limited to the embodiment described above. The above-described embodiments can be accompanied by various modifications and improvements within the technical scope of the present invention.
10、10B 指針式メータ装置
11 スピードメータ(第1計器)
11a 指針(第1指針)
11b 目盛り
12 タコメータ
13 燃料計(第2計器)
14 水温計
20 歯車機構
24a ストッパピン(当接部)
26 ストッパ
101 制御部
102 不揮発性メモリ
103 電源回路
104 インタフェース回路
105 イグニッションスイッチ
106 車載バッテリー
107 表示部
111〜114 ステッピングモータ
10, 10B Pointer type meter device 11 Speedometer (first meter)
11a Pointer (first pointer)
11b Scale 12 Tachometer 13 Fuel meter (second meter)
14 Water temperature meter 20 Gear mechanism 24a Stopper pin (contact part)
26 Stopper 101 Control unit 102 Non-volatile memory 103 Power supply circuit 104 Interface circuit 105 Ignition switch 106 In-vehicle battery 107 Display unit 111 to 114 Stepping motor

Claims (2)

  1. 制御部と、
    前記制御部からの励磁信号の位相に従って回転駆動されるステッピングモータと、
    前記ステッピングモータの回転に従って正逆両方向に回転する指針と、
    前記ステッピングモータの回転駆動力を前記指針に伝達する歯車機構と、
    を備える指針式メータ装置であって、
    前記指針又は前記歯車機構は、前記指針が所定の回転位置に位置している場合にストッパに当接する当接部を有し、
    前記制御部は、
    前記ステッピングモータの励磁開始時には、まず、前記励磁信号の位相を所定の励磁開始位置とし、その後、前記当接部が前記ストッパに接近する方向である逆方向に前記指針が回転するように、前記励磁信号の位相を所定の逆転角度だけ戻し、これにより前記当接部が前記ストッパに当接するストッパ位置に前記指針を位置付け、続いて、前記歯車機構のバックラッシュ量に対応するバックラッシュ角度に基づき設定された原点復帰角度だけ前記励磁信号の位相を進め、これにより前記ストッパ位置から所定角度だけ離れた原点位置まで前記指針を正方向に回転させて該原点位置に位置付ける原点復帰処理を実行し、
    一方、前記ステッピングモータの励磁終了時には、前記指針が逆方向に回転して前記原点位置に位置付けられるように、前記励磁信号の位相を戻す終了処理を実行し、
    ここで、前記原点復帰角度は、前記バックラッシュ角度と、所定の正のプリオフセット角度と、前記ストッパに対する前記指針の打込誤差に基づき設定される正又は負の打込誤差補正角度と、を加算した角度である、
    ことを特徴とする指針式メータ装置。
    A control unit;
    A stepping motor that is rotationally driven according to the phase of the excitation signal from the control unit;
    A pointer that rotates in both forward and reverse directions according to the rotation of the stepping motor;
    A gear mechanism that transmits the rotational driving force of the stepping motor to the pointer;
    A pointer-type meter device comprising:
    The pointer or the gear mechanism has a contact portion that contacts a stopper when the pointer is located at a predetermined rotational position;
    The controller is
    At the start of excitation of the stepping motor, first, the phase of the excitation signal is set to a predetermined excitation start position, and then the pointer is rotated in a reverse direction in which the contact portion approaches the stopper. Based on the backlash angle corresponding to the backlash amount of the gear mechanism, the phase of the excitation signal is returned by a predetermined reverse rotation angle, thereby positioning the pointer at the stopper position where the contact portion contacts the stopper. Advancing the phase of the excitation signal by the set origin return angle, thereby rotating the pointer in the positive direction to the origin position separated from the stopper position by a predetermined angle, and executing origin return processing for positioning at the origin position,
    On the other hand, at the end of excitation of the stepping motor, an end process is performed to return the phase of the excitation signal so that the pointer rotates in the reverse direction and is positioned at the origin position,
    Here, the origin return angle includes the backlash angle, a predetermined positive pre-offset angle, and a positive or negative driving error correction angle set based on a driving error of the pointer with respect to the stopper. The added angle,
    A pointer-type meter device characterized by that.
  2. 第1計器及び第2計器を備え、
    前記指針が、前記第1計器及び前記第2計器それぞれに第1指針及び第2指針として設けられ、
    前記プリオフセット角度が、前記第1指針と前記第2指針とで異なる、
    ことを特徴とする請求項1に記載の指針式メータ装置。
    A first instrument and a second instrument,
    The pointer is provided as a first pointer and a second pointer on the first instrument and the second instrument, respectively.
    The pre-offset angle is different between the first pointer and the second pointer;
    The pointer-type meter device according to claim 1.
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